Influence des conditions redox et de la composition sur les mécanismes d’incorporation de l’iode dans les verres borosilicatés : Approches expérimentale et spectroscopique
L’iode-129 est un sous-produit de l’activité nucléaire. Bien que son activité soit faible, le 129I représente un problème environnemental car c’est un déchet nucléaire qui possède une très longue demi-vie (15.7 Ma) et qui est extrêmement mobile dans l’environnement. Ce sujet de thèse pluridisciplinaire s’inscrit dans le cadre du projet ANR Iodine-CLEAN-UP (2021-2025) qui vise à identifier des compositions chimiques de matrices vitreuses capables de stocker et immobiliser une grande quantité de 129I issu de l’industrie nucléaire. L’objectif de recherche fondamentale proposé dans cette thèse est d’acquérir une meilleure connaissance sur le comportement de l’iode dans les matrices vitreuses. Au travers d’une approche expérimentale, nous contraindrons l’effet des conditions d’oxydoréduction sur les mécanismes de dissolution de l’iode qui peut prendre des degrés d’oxydation variables (-1 à +7) et nous déterminerons avec quels éléments présents dans la matrice vitreuse l’iode présente la plus forte affinité afin de maximiser sa solubilité.
Nous suivrons une approche expérimentale sous haute pression en piston‐cylindre pour synthétiser, sous différentes conditions d’oxydo-réduction, des verres aluminoborosilicatés de compositions variables dopés en iode. Les verres obtenus seront caractérisés par de multiples techniques spectroscopiques : Micro‐Raman, Spectroscopie Photoélectronique de rayons X et Résonance Magnétique Nucléaire de l’état solide afin d’identifier le rôle et l’environnement de l’iode. Nous synthétiserons également des échantillons enrichis en isotopes (ex : 29Si et 17O) afin de sonder par spectroscopie RMN l’impact de l’iode sur la structure locale de la matrice vitreuse aluminoborosilicatée.
A partir de ces résultats, nous serons en mesure de proposer une formulation de matrice vitreuse permettant de solubiliser une grande quantité d’iode. Nous pourrons établir une série de réactions chimiques de dissolution de l’iode sous différentes conditions d’oxydo-réduction. L’étude de l’impact de l’iode sur la structure locale nous permettra de déterminer les propriétés physico-chimiques et, par conséquent, d’appréhender la stabilité de la matrice vitreuse pour de futures applications de stockage de déchets nucléaires.
Fonctionnement de la thèse : projet ANR Iodine-CLEAN-UP jusqu’en 2025.
Equipements utilisés : piston-cylindre, Raman, LA ICP MS, RMN, XPS, MEB
Contacts : Yann Morizet (LPG) yann.morizet@univ‐nantes.fr Michael Paris (IMN) Michael.Paris@cnrs‐imn.fr