Nouvelles approches analytiques pour la mesure du Palladium 107 dans les déchets et effluents nucléaires.

New analytical approaches for the measurement of Palladium 107 in nuclear wastes and effluents.

• Auteur / Autrice : Marina Faure
• Direction : Pascal Fichet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Analytique
• Date : Inscription en doctorat le 10/10/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA - Département de Physico-Chimie

Mots clés

Mots clés libres

Radiochimie

Chimie analytique

Palladium

Déchets nucléaires

Radiochemistry

Analytical chemistry

Palladium

Nuclear wastes

Résumé

La demande analytique vis-à-vis de la caractérisation des RN (RadioNucléides) dans les déchets radioactifs est en forte croissance en raison de l'augmentation des opérations d'assainissement et de démantèlement dans les installations nucléaires. Pour répondre à cette demande, de nombreuses méthodes d'analyse robustes et efficaces sont disponibles au LASE. Elles s'appuient sur un enchaînement de plusieurs étapes séparatives de purification complexes et longues (souvent basées sur l'extraction liquide-liquide) utilisant des réactifs toxiques et CMR. L'objectif de ce travail consistera à développer des méthodes radiochimiques rapides, innovantes et alternatives afin de s'adapter à la demande croissante en A&D et à la réglementation REACH. Il s'agira de comprendre et de prévoir le comportement des analytes d'intérêt et de développer la chromatographe d'extraction (en remplacement de l'extraction liquide-liquide) en mettant en œuvre deux approches innovantes : la modélisation semi-empirique des équilibres chimiques lors des différentes étapes de séparation et la méthodologie des plans d'expériences (utilisation des outils de simulation Phreeqc® et NemrodW®). La thèse se focalisera plus particulier sur la mesure exacte du Pd-107 dans les déchets et les effluents radioactifs. Ce RN est un produit de fission dont la période radioactive est l'une des plus longues (6,5 millions d'années) et dont la gestion pose problème pour le stockage à long terme. La mise en place des nouvelles méthodes développées permettra de diminuer les temps d'analyse, d'accroître la cadence analytique, de simplifier les étapes de purification, de diminuer le temps de présence des opérateurs au contact des échantillons et d'éliminer les réactifs toxiques et CMR (ex : chloroforme). La méthodologie développée pourra être mise à profit dans le domaine de la chimie analytique appliquée à l'environnement.

Characterizations of radionuclides in nuclear wastes and effluents are in very high demand due to the increase of decommissioning and dismantling operations in nuclear facilities. Many robust radiochemical methods have been developed at LASE Laboratory to tackle this issue. They include several time-consuming and complex purification steps (often based on liquid-liquid extraction) with toxic chemical reagents. The aim of the PhD project is to develop rapid and alternative radiochemical procedures in order to match demand in D&D and REACH regulation. It will involve the understanding, the modeling and the prediction of the analytes during purification steps and the development of extraction chromatography (in replacement of liquid-liquid extraction) by applying two innovative approaches: the semi-empirical modeling of chemical equilibriums during the different steps of separation and the methodology of design of experiments (use of simulation tools Phreeqc ® and NemrodW ® ). This work will focus more particularly on the accurate measurement of Pd-107 in nuclear waste. This radionuclide is a fission product with one of the longest half-lives (6.5 million years) and its management is problematic for long- term storage disposal of radioactive waste. The implementation of the developed methods will enable the reduction of analysis time, the improvement of laboratory production, the simplification of purification steps, the decrease of contact time with the samples for the analysts and the elimination of toxic chemical reagents (such as chloroform). The results of this PhD project can be applied to the fields of analytical chemistry and environmental sciences.