Comment simplifier les procédés de traitement d'effluents contaminés qui comptent de nombreuses étapes de concentration et de conditionnement ?
Des travaux de recherche fondamentale sur l'irradiation de la silice mésoporeuse pourraient bien inspirer une nouvelle stratégie en la matière. Ce matériau a une composition chimique analogue à celle des matrices de stockage des déchets nucléaires de haute activité (verre) et sa très grande surface spécifique permet d'« absorber » les radionucléides. Mais pourrait-il les piéger ?
Pour le savoir, les chercheurs de l'ICSM et du CIMAP (Iramis) ont irradié des pastilles de silice – fabriquées par compression de grains de silice mésoporeuse – par des électrons de 30 keV, représentatifs de la radioactivité bêta. Ils observent l'effondrement de la porosité de la silice, caractérisée par la densification des grains et la fermeture des pores à l'échelle nanométrique.
Les résultats publiés sur les pastilles ont été confirmés plus récemment par une observation in-situ sur des couches fines de silice mésoporeuse.
En 2022, une expérience mettant en œuvre du plutonium 238 doit être réalisée à l'Institut européen de recherche (Joint Research Centre) sur les éléments transuraniens (Allemagne) pour vérifier la validité du concept pour une irradiation alpha interne (par désintégration du plutonium 238). La fermeture des nanopores devrait être plus rapide et plus complète que par irradiation externe par des électrons.
Ce procédé compact pourrait être adapté à tous types d'effluents liquides, aqueux ou organiques, contenant des radionucléides émetteurs alpha, bêta, gamma. Il pourrait être particulièrement intéressant pour le traitement en colonne des effluents produits dans les installations nucléaires ou sur des sites de démantèlement.
Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de l'ANR AUTOMACT (Séparation sur solide et auto-conditionnement d'actinides provenant d'effluents contaminés) et d'une thèse associée.
Référence :
Behavior of mesoporous silica under 2 MeV electron beam irradiation, Microporous and Mesoporous Materials
J. Lin, G. Toquer, C.Grygiel, S. Dourdain, Y. Guari, C. Rey, J. Causse, X. Deschanels, Microporous and Mesoporous Materials, 328 (2021) 111454.
Contact CEA/IRAMIS :Clara Grygiel (CIMAP/MADIR)
Collaboration :