Étude du phénomène d'inhibition par le sulfure de cobalt de la production de gaz de radiolyse lors de l'irradiation de molécules organiques modèles

• Auteur / Autrice : Catherine Loussot
• Direction : Michel Vrinat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie sous rayonnement

Hydrogène

Irradiation

Cobalt -- Composés

Résumé

L'auto-irradiation des déchets nucléaires contenant des composés organiques produit de l'hydrogène de radiolyse, présentent un danger potentiel. Dans le cas des colis de boues radioactives bitumées, il a été montré que la présence dans le déchet de "sulfure de cobalt" limitait la production d'hydrogène. Le but de ce travail est de définir la structure du composé de cobalt responsable de ce phénomène et de comprendre comment il inhibe la formation d'hydrogène. Différents composés de cobalt, cristallisés ou amorphes, ont été synthétisés et caractérisés. L'étude de leur comportement sous irradiation (60Co) en présence de molécules organiques modèles a été effectuée. En même temps, la réaction gaz solide de ces solides avec l'hydrogène a également été suivie. Afin d'élucider le mécanisme de l'interaction solide-gaz, les solides ont été caractérisés, avant et après réaction, par différentes techniques analytiques (IR, analyse élémentaire, DRX, ATG, XPS, EXAFS, MET, diffusion inélastique des neutrons) et les phases liquides et gazeuses ont été analysées par des chromatographie et spectroscopie de masse. Seul l'hydroxysulfure de cobalt précipité amorphe hydraté de structure proche de CoSOH. 0,3H2O est efficace pour inhiber la production d'hydrogène. Il agit comme piège à hydrogène avec une limite de consommation équivalent d'environ 0,5 molH2/molCo. Un mécanisme de piégeage en deux étapes successives a pu être proposé. La première étape consiste en l'ouverture des ponts S-S présents initialement dans le solide pour donner des groupements -SH. La seconde étape consiste en la formation irréversible de la phase cristallisée CO9S8. L'équation bilan de l'interaction solide-gaz est la suivante : 9CoSOH + 11/2H2 →Co9S8 + H2S + 9H2O