Nucléaire : vers une solution durable pour immobiliser un sous-produit radiotoxique

Dans le domaine de l’industrie nucléaire, l’immobilisation du radioisotope 129 de l’iode, un sous-produit radiotoxique présent dans les eaux de surface proches des usines de retraitement des combustibles usés, est un enjeu majeur pour l’environnement. Des chercheurs du Laboratoire de planétologie et géodynamique (LPG), en collaboration avec l’institut des matériaux Jean Rouxel (IMN) et le laboratoire Subatech, ont mené des récentes recherches pour développer une solution durable.

L’utilisation de verres aluminoborosilicatés représente un bon compromis pour de nombreux radioisotopes mais ne semble pas adéquate pour le radioisotope 129 en raison de sa volatilité à haute température dans le processus de vitrification actuel.

Dans cette étude expérimentale, les chercheurs ont utilisé des conditions de haute pression (1,5 GPa) pour augmenter de plusieurs ordres de grandeur la solubilité en iode dans des verres aluminoborosilicatés par rapport à la synthèse à pression atmosphérique à 1 bar. Les résultats de cette étude montrent que l’utilisation de la haute pression semble être une solution fiable pour dissoudre une grande quantité d’iode dans une matrice vitreuse.

Les chercheurs ont observé que l’iode semble bien plus solubilisé dans les verres riches en sodium que dans ceux riches en calcium ; et que la solubilité de l’iode dans les verres est beaucoup plus élevée lorsque l’iode est présent sous sa forme oxydée (le 5+ spécifiquement) plutôt que réduite.

De fait, pour un futur processus industriel d’immobilisation de l’iode 129, les chercheurs préconisent un protocole de synthèse impliquant :

• des conditions sous pression,
• pour des compositions enrichies en sodium
• en utilisant des conditions fortement oxydantes.

Cette approche utilisant les synthèses haute-pression représente une avancée majeure dans la recherche d’une matrice de conditionnement spécifique pour les radionucléides volatiles destinés à être stockés en site géologique profond.

Ces expériences ont été réalisées dans le cadre du projet Région PdL, CIPress, porté par Yann Morizet en collaboration avec l’IMN et Subatech. L’étude se poursuit actuellement grâce au financement de l’ANR Iodine CLEAN-UP.

> Référence : Y. Morizet, J. Hamon, C. La, V. Jolivet, T. Suzuki-Muresan et M. Paris. Immobilization of 129I in nuclear waste glass matrixes synthesized under high-pressure conditions: an experimental study, J. Mater. Chem. A, pp. -. 2021. DOI: 10.1039/d1ta05011g

Publié le 23 novembre 2021