Synthese et etude d'echangeurs d'ions inorganiques en vue de la depollution en cesium et strontium d'effluents radioactifs

• Auteur / Autrice : JEAN-CHARLES DECAILLON
• Direction : Jean-Charles Abbé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

Les dechets a vie courte, de faible et moyenne activite, constituent environ 90% des dechets radioactifs produits dans les reacteurs nucleaires. Les isotopes 1 3 7cs et 9 0sr representent a eux seuls les principaux contaminants de ce type de dechets et leur extraction selective constitue un prealable a la diminution des volumes de matieres contaminees. Cependant, le probleme se trouve complique par la presence de fortes concentrations d'alcalins et d'alcalino-terreux en solution. Nos travaux sont consacres a l'etude de la selectivite d'echange du cesium et du strontium avec de nouveaux solides inorganiques cristallises. La problematique du choix des echangeurs est abordee a partir d'une approche simple portant sur l'examen de la distribution des charges formelles des oxygenes de la charpente anionique et sur le calcul d'une longueur de liaison normalisee, dite critere de behrens, qui mesure la stabilite de l'ion dans son site. L'application de cette approche au titanosilicate am-4 na 3(na,h)ti 2o 2si 2o 6 2,2h 2o nous a permis de rendre compte des performances remarquables de fixation du strontium sur ce solide en milieu basique en competition avec des alcalins. Le calcul de la constante d'equilibre sr 2 +/na + et des effets competiteurs des ions a partir des donnees d'adsorption etablit que le calcium diminue le plus fortement la fixation de sr 2 + sur am-4. La selectivite tres importante pour le cesium de l'acide silicoantimonique h 3sb 3o 6(si 2o 7) a ete expliquee par l'existence d'un site presentant une tres forte affinite pour cet ion. Le trace des courbes de kd et de kc en fonction du taux de chargement confirme le remplissage preferentiel des deux sites cristallographiques fonction de la nature polarisante de l'ion. L'influence du ph a ete etudiee et revelee une diminution tres importante de la selectivite en milieu basique liee a l'activation de nouveaux sites. Les ions alcalins et alcalino-terreux ont, quant a eux, peu d'effet sur la fixation de cs +.