Spéciation de l'uranium dans l'environnement : application aux opales de Nopal I (Mexique et aux résidus miniers de Gunnar (Canada)

Understanding the processes of uranium migration and sequestration is an important issue for the prediction of radionuclide retardation in the vicinity of uranium mine tailings sites or for the safety assessment of potential high-level nuclear waste repositories. Uranium speciation, controlled by biotic and abiotic factors, represents a key parameter for the control of uranium transfer in the environment. This study firstly deals with uranium speciation in opals from the Nopal I uranium deposit (Mexico). Microscopic observations of opals at the nano-scale revealed the occurrence of vorlanite, cubic CaUO4. This was the first time this rare calcium uranate has been found displaying a cubic morphology, in agreement with its crystal structure. Nopal I opals have been further investigated through time-resolved laser fluorescence spectroscopy. The opals spectra and their comparison with those of experimentally produced standards indicate occurrence of mono- or polymeric uranyl complexes (associated or not with calcium or phosphate) sorbed onto internal surface of opal around pH 7-8. Finally, the speciation of uranium was studied in mill tailings from Gunnar (Canada). In the first tailings site, uranium primarily occurs as monomeric, inner-sphere uranyl complexes sharing edges with Fe(O,OH)6 octahedral sites of iron-oxyhydroxides and chlorite. Our results suggested that U(VI) coprecipitates with iron (oxyhydr)oxides predominate in the second tailings sites. Therefore uranium mobility in Gunnar is governed by sorption/desorption and dissolution/(co)precipitation processesLa compréhension des processus de migration et de piégeage des radionucléides est importante pour prédire leur comportement à proximité des sites de résidus miniers ou pour estimer la sûreté de sites potentiels de stockage de déchets nucléaires à haute activité. La spéciation de l'uranium, influencée par de nombreux facteurs biotiques ou abiotiques, est un paramètre clé pour le contrôle de son transfert dans l'environnement. La spéciation de l'uranium a tout d'abord été étudiée dans les opales du gisement d'uranium de Nopal I (Mexique). Des observations par microscopie électronique en transmission ont révélé la présence de nanocristaux de vorlanite, un rare uranate de calcium cubique de formule CaUO4. Pour la première fois, la vorlanite a été trouvée avec une morphologie cubique en accord avec sa structure. Ces opales ont ensuite été analysées par spectroscopie de luminescence résolue en temps. La comparaison des spectres des opales avec ceux de références synthétisées au laboratoire a indiqué la présence de complexes uranyles monomériques ou polymériques (associés ou non à du calcium ou des phosphates) adsorbés sur la surface interne de l'opale à pH 7-8. Enfin, les pièges naturels de l'uranium ont été déterminés dans les résidus miniers de Gunnar (Canada). L'uranium est majoritairement présent sous forme de complexes uranyles adsorbés sur les octaèdres Fe(O,OH)6 d'(oxyhydr)oxydes de fer ou de chlorite, dans un premier site de stockage. Dans le second, nos résultats suggèrent la présence de coprécipités d'U(VI) avec des (oxyhydr)oxydes de fer. La mobilité de l'uranium à Gunnar est donc contrôlée par des processus d'adsorption/désorption et de dissolution/(co)précipitatio