Fractionnement chimique au sein d'une vitrocéramique borosilicate enrichie en molybdène et comportement sous irradiation de powellite monocristalline

Ce travail porte sur le fractionnement des produits de fission et les actinides mineurs (simulées par des terres rares) dans une vitrocéramique borosilicate riche en molybdène contenant des cristallites de powellite (CaMoO4) étudié par techniques d'analyse élémentaire (LIBS, LA-ICP-MS, et l'EMPA). Il a été montré que des terres rares et Sr (émetteur bêta) sont incorporés préférentiellement dans la phase powellite, tandis que Al, Fe, Zr, Zn et Cs (sources bêta-decay) restent dans le verre. Le comportement de monocristaux orientés de powellite dopé en terres rares (simulants des actinides mineurs) sous irradiations est décrit et commenté afin de comprendre son comportement à long terme dans des conditions de stockage, en utilisant l'interférométrie optique, la spectroscopie Raman, TEM, et la spectroscopie de photoluminescence. On observe que l'irradiation induit un gonflement dans powellite augmentant avec la dose d'irradiation (de 0,012 à 1,2 dpa). La saturation est atteinte à 1,2 dpa. Une contrainte anisotrope associée à un changement du volume de la maille dans le monocristal de powellite a été mis en évidence et analysée par suivi de la position des raies v1 (Ag) et v3 (Eg) des modes Raman. Le désordre induit dans la structure de powellite irradiée est signé par l'augmentation de la largeur des raies Raman. La caractérisation fine par TEM indique que les dommages structuraux induits dans la powellite irradiée suivent l'évolution suivante de la structure cristalline : défauts ponctuels, dislocations, mosaïcité. Il a été confirmé à la fois par Raman et par TEM que la structure powellite résiste fortement à l'irradiation et n'atteint jamais l'état d'amorphisation dans la gamme dpa étudiée (0,012 à 5,0)The fractionation of fission products and minor actinides (simulated by rare-earth elements) is studied in a Morich borosilicate glass-ceramic containing powellite (CaMoO4) crystallites, using elemental analysis techniques (LIBS, LA-ICPMS, and EMPA). For Mo-rich borosilicate glass-ceramic containing powellite crystallites, it was suggested that rare earth elements and Sr (beta-decay source) are prone to incorporate into the powellite phase, while Al, Fe, Zr et Cs (beta-decay source) and Zn remain in the glass matrix. The behavior of rare-earth (surrogates of radioactive minor actinides) doped powellite single crystal under irradiations figure out its longterm behavior in storage conditions, using optical interferometry, Raman spectroscopy, TEM, and luminescent spectroscopy. It is observed that the irradiation-induced swelling in powellite first increased with irradiation dose (0.012 to 1.2 dpa), then reached saturation after 1.2 dpa Anisotropic stress and lattice volume change induced by irradiation in powellite single crystal were found and analyzed by determining the peak position of V1 (Ag) et V3 (Eg) Raman modes. Structure disorder of irradiated powellite in medium-range order was represented by the Raman linewidth broadening. According to the TEM characterization, the structural damages of irradiated powellite followed an evolution of crystalline structure, point defects, dislocations, mosaicity. It was confirmed by both Raman and TEM that powellite resisted strongly and never reached amorphization within the studied dpa range (0.012 to 5.0