Modélisation multi-échelles du comportement de l'eau et des ions dans les argiles

par Benjamin Rotenberg

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Pierre Turq.

Soutenue en 2007

à Paris 6 .

mots clés

• Argile
• Multi-échelles
• Simulation moléculaire
• Coarse-graining
• Echange ionique
• Exclusion anionique
• Lattice-Fokker-Planck
• Spectroscopie dielectrique

Résumé

La prévision de l’évolution des déchets radioactifs lors d’un stockage en couche géologique argileuse nécessite de comprendre le transport de l’eau et des ions dans l’argile. Leur diffusion dans ce milieu est décrite par des paramètres empiriques comme le coefficient de distribution (Kd) qui rend compte des interactions avec les surfaces minérales. Notre travail a porté sur la pertinence de ce concept et sa définition à partir de processus microscopiques. Nous avons d’abord modélisé la contribution ionique aux propriétés diélectriques des argiles. Puis nous avons calculé par simulations moléculaires l’enthalpie libre et l’enthalpie d’échange ionique, qui contrôlent Kd et ses variations avec la température. Nous avons utilisé une nouvelle méthode de simulation (Lattice Fokker-Planck) pour expliciter le lien entre la dynamique microscopique des ions et Kd. Enfin, nous avons étudié par simulation moléculaire l’échange d’eau et d’ions entre les porosités interfoliaire et extraparticulaire

Titre traduit

Multiscale modeling of the behaviour of water and ions clays

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