Approche expérimentale et théorique pour l'étude de l'extraction de l'acide nitrique et de certains produits de fission

Experimental and theoretical approach for study of the extraction of nitric acid and some fission products

• Auteur / Autrice : Valentin Dru
• Direction : Jean-François Dufrêche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Séparative, Matériaux et Procédés
• Date : Soutenance le 10/12/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Séparative de Marcoule
• Jury : Président / Présidente : Bénédicte Prélot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Dufrêche, Bénédicte Prélot, Isabelle Billard, Olivier Bernard, Hélène Berthoumieux, Christian Sorel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Billard, Olivier Bernard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits de fission

Nitrique, Acide

Mots clés libres

Modélisation

Extraction liquide liquide

Spéciation

Modelling

Liquid liquid extraction

Speciation

Résumé

Les modèles d’extraction liquide-liquide comme ceux développés par le CEA nécessitent une description précise des équilibres d’extraction prenant en compte explicitement les écarts à l’idéalité ainsi que la spéciation des différents éléments en présence. Dans un premier temps, l’acquisition des données binaires du nitrate de ruthénium nitrosyle, électrolyte posant problème dans le procédé Purex, pour la détermination des écarts à l’idéalité a été réalisée pour une gamme d’activité d’eau allant de 1 à 0,750. Les propriétés chimiques de cet électrolyte ont demandé le développement de nouvelles méthodologies pour adapter l’approche des solutions simples aux mélanges présentant un écart à ce comportement. Dans un second temps, la spéciation de l’acide nitrique en phase organique, nécessaire à la détermination de la quantité de TBP libre en solution, a été étudié via l’analyse de résultats expérimentaux issus des systèmes TBP/HNO3/H2O/TPH et TBP/HNO3. La mise en évidence du rôle de l’eau dans la formation des clusters observés expérimentalement a permis de proposer un modèle en fonction de la concentration d’acide nitrique en phase organique.

Solvent extraction models as the ones developed by the CEA required a precise description of extraction equilibria taking into account explicitely the deviation from ideality and the speciation of the different elements involved. Firstly, binary data acquisition of ruthenium nitrosylnitrate, problematic electrolyte in the Purex process, for the determination of the deviation from ideality has been performed for water activity between 1 and 0.750. The chemical properties of this electrolyte required the development of new methodologies to adapt the simple solution approach to mixtures exhibiting a deviation from this behavior. Secondly, nitric acid speciation in the organic phase, required to determine the quantity of free TBP in solution, has been studied throught the analysis of experimental data two different systems : TBP/HNO3/H2O/TPH and TBP/HNO3. The highlighting of the importance of water for the formation of clusters observed experimentally allows the proposition of a model depending on the concentration of nitric acid in the organic phase.