Etude et modélisation de la sorption d'ions à la surface de sulfures métalliques en conditions de stockage en milieu géologique profond

Le principe du stockage en milieu géologique profond est de confiner les colis de déchets par un ensemble de barrières ouvragée et géologique. Les eaux souterraines constituent l'un des principaux points faibles de la sûreté d'un stockage en contribuant à l'altération des barrières et à la migration des radionucléides à travers la géosphère. Ainsi, la compréhension des processus susceptibles de retarder cette migration est fondamentale pour évaluer la sûreté d'un stockage. Le but de nos travaux est d'étudier les processus de sorption entre des phases de sulfures métalliques, présentes sous forme d'inclusions dans la barrière géologique, et deux produits de fission à vie longue, l'iode et le sélénium. Après validation des protocoles mis en place pour limiter la dégradation par oxydation des solides étudiés (pyrite FeS2 et chalcopyrite CuFeS2), nous nous sommes attachés à décrire leur réactivité en milieu aqueux et en présence d'iode ou de sélénium. Les études potentiométriques montré que la réactivité de surface des sulfures métalliques étudiés était très faible en raison d'une surface spécifique très basse. Les études expérimentales de sorption ont montré d'une part l'absence d'affinité entre les iodures et les surfaces de sulfures métalliques et d'autre part une sorption significative de sélénium à la surface des différents solides. Les études spectroscopiques (XPS et SAX) ont permis de montrer que le sélénium était présent sous forme réduite au degré d'oxydation (-II) à la surface des sulfures métalliques. Le comportement du sélénium a finalement été décrit à l'aide de la théorie de complexation de surface avec le modèle de la double couche.The storage of high-level nuclear wastes in a geological disposal is based on the concept of confinement by a multibarrier system. Transport by groundwaters is the most likely means for radionuclides to migrate through the engineered and geological barriers. Understanding processes which could delay this migration is therefore fundamental to ensure the timelessness of a deep geological repository. The present study was initiated to investigate sorption processes between sulfides minerals, present as inclusions in temperate soils, and two long-life fission products, iodine and selenium. All experiments were performed in strict anoxic conditions in order to prevent the studied solids (pyrite FeS2 and chalcopyrite CuFeS2) from oxidation. Potentiometric studies showed a weak reactivity of the metallic sulfides surfaces attributed to a low specific surface. Sorption experiments showed no affinity between iodide and metallic sulfides surfaces whereas selenium was well retained by the differents solids. Spectroscopic studies (XPS and XANES) showed a reduction of SeIV to Se-II on the sulfide surfaces. Selenium behaviour was finally described with the diffuse layer model using the surface complexation theory.REIMS-BU Sciences (514542101) / SudocSudocFranceF