Etude des propriétés de sorption de la bentonite mx-80 vis-à-vis de se(iv), ni(ii) et cs(i). Du système disperse au système compacte

Study of the sorption proprietes of bentonite mx-80 with respect to se(iv), ni(ii) and cs(i). From dispersed system to compacted system

• Auteur / Autrice : Eskander Alhajji
• Direction : Bernd Grambow
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Radiochimie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Rétention

Ni

Cs

Se

Résumé

Ce travail s’inscrit dans le contexte du stockage des déchets radioactifs dans les couches géologiques profondes. Le but était d’étudier les propriétés de rétention de la bentonite MX-80 vis-à-vis de Cs(I), Ni(II) et Se(IV) pour les états compactés. Ce travail était divisé en quatre parties : La première étude concernait la mise en place d’une méthodologie de type « batch » pour étudier la rétention des éléments d’intérêt dans le système compacté. Une nouvelle méthode a été développée et implique l’utilisation de capillaires. Nous avons montré que la technique de RMN du proton à bas champ est une méthode de choix : elle est quantitative et permet une spéciation de l’état de l’eau dans les matériaux poreux saturés en eau. La troisième étude avait pour but de rendre compte des interactions de surface des éléments d’intérêt dans le système bentonite MX-80/eau. Nous avons montré par une approche « bottom up » que la phase argileuse gouverne la rétention. Finalement, le quatrième travail a consisté à évaluer l’applicabilité du modèle de rétention déduit des expériences réalisées pour les états dispersés aux états consolidés. Les résultats de l’étude montrent, que la compaction n’affecte pas la capacité de rétention des argiles lorsque le mécanisme d’échange cationique domine la sorption. Lorsque l’interaction est gouvernée par les sites de bordure, l’effet apparaît variable suivant l’élément étudié : pour Ni, la compaction a pour conséquence une légère diminution de la rétention alors que pour Se(IV), aucun effet n’était observé. L’origine de la diminution de rétention de Ni peut être expliquée quantitativement par une modification de la constante d’affinité du site.

In the context of the storage of the radioactive waste in the deep geological layers, the goal was to study the retention properties of bentonite MX-80 with respect to Cs(I), Ni(II) and Se(IV) for the compacted states. This work was divided into four parts: The first study related to the methodology of the type ''batch'' elaborated to study the retention of the elements of interest in the compacted system. A new method was developed and implying the use of capillaries. We showed that the technique of NMR of the proton with low field is a method of choice: it is quantitative and allows a speciation of the state of water in porous materials saturated with water. The purpose of the third study was to account for the interactions of surface with the elements of interest in the system bentonite MX-80/water. We showed by an approach ''bottom up'' that the argillaceous phase controls the retention. Finally, the fourth work consisted in evaluating the applicability of the model of retention deduces from the experiments carried out for the states dispersed with the consolidated states. The results of the study show that the compaction does not affect the holding capacity of clays when the cation exchange mechanism dominates the sorption. When the interaction is controlled by the sites of edge, the effect varies according to the studied element: for Ni, the consequence of the compaction is a light reduction of the retention whereas for Se(IV), no effect was observed. The origin of the reduction in Ni retention can be explained quantitatively by a modification of the affinity constant of the site.