• Langue : Français
• Discipline : Molécules et matière condensée
• Identifiant : Inconnu
• Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
• Date de soutenance : 14/01/2016

Résumé en langue originale

Ce travail s’inscrit dans le cadre de la gestion de déchets nucléaires produits en France et notamment les métaux réactifs, engendrant potentiellement un risque hydrogène. La première partie concerne la connaissance des propriétés électrochimiques du plutonium dans des chlorures fondus afin d’élaborer des procédés de séparation par voie pyrochimique. Dans un deuxième temps, des études menées sur des liants géopolymères et les phospho-magnésiens pour le conditionnement de magnésium et d’aluminium nous ont permis de développer une méthodologie sur le conditionnement de déchets métalliques réactifs. Pour le conditionnement du magnésium métal, une matrice géopolymère au sodium avec inhibiteur de corrosion a été développée permettant de minimiser le dégagement d’hydrogène de corrosion au jeune âge et pendant les phases d’entreposage des colis de déchets. Un modèle de corrosion du magnésium dans un géopolymère et un ciment Portland a été proposé. Pour le conditionnement d’aluminium métal, un liant phospho-magnésien avec inhibiteur de corrosion a été développé permettant de minimiser aussi le dégagement d’hydrogène de corrosion. Une action synergique du nitrate de lithium et de l’acide borique sur le temps de prise a permis d’élaborer une formulation compatible avec des exigences industrielles. Des études sur la détermination des mécanismes régissant la prise du liant phospho-magnésien en présence d’acide borique ont permis de proposer un mécanisme réactionnel. Dans un troisième temps, des études sur la caractérisation d’un piégeur hydrogène MnO2/Ag2O permettant d’aboutir à un mécanisme réactionnel ont été réalisées. La phase oxyde de manganèse γ-MnO2 se révèle la plus réactive vis-à-vis du piégeage de l’hydrogène. Le mécanisme réactionnel a été déterminé par analyse de la fonction de distribution de paires. Il a permis de mettre en évidence l’interaction de l’hydrogène avec la pyrolusite et la ramsdellite menant respectivement aux phases protonées, la manganite et la groutite. En lien avec les thématiques présentées, 3 axes de recherche sont envisagés (immobilisation de liquides organiques radioactifs dans une matrice géopolymère, dissolution de magnésium par voie hydroxyde fondu et conditionnement en matrice minérale, études de déchets métalliques réactifs issus du réacteur de fusion ITER).

Résumé traduit

This work is part of the management of nuclear waste produced in France and particularly reactive metals, potentially generating hydrogen risk. The first part concerns the knowledge of the electrochemical properties of plutonium in molten chlorides to develop pyrochemical separation process. Secondly, studies on geopolymer and phospho-magnesium binders for the conditioning of magnesium and aluminum have enabled us to develop a methodology on the reactive metal waste. For the immobilization of magnesium metal, a geopolymer matrix with sodium corrosion inhibitor has been developed to minimize the corrosion of hydrogen release at early age and during the storage phases of the waste packages. A magnesium corrosion model in a geopolymer and Portland cement has been proposed. For aluminum metal, phospho-magnesiun binder with corrosion inhibitor was also developed to minimize the corrosion of hydrogen release. A synergistic action of lithium nitrate and boric acid on the setting time has helped to develop a formulation-compatible with industrial requirements. Studies on the determination of the mechanisms governing the setting of phospho-magnesium binder in the presence of boric acid made it possible to propose a reaction mechanism. Thirdly, studies on the characterization of a hydrogen getter MnO2 / Ag2O to lead to a reaction mechanism were performed. The oxide phase γ-MnO2 manganese is the most reactive under hydrogen. The reaction mechanism was determined by pair distribution function analyses. It helped to highlight the interaction of hydrogen with pyrolusite and ramsdellite respectively leading to protonated phases, manganite and groutite. In connection with the presented topics, three research lines are envisaged (immobilization of radioactive organic liquids in a geopolymer matrix, magnesium dissolution by molten hydroxide and packaging mineral matrix, reactive metal waste studies from the ITER fusion reactor).