Une approche innovante pour la quantification de la contribution due à l'échange isotopique dans le piégeage des effluents iodés

Isabelle BATONNEAU-GENER, Professeur des universités, Université de Poitiers - Rapporteure
Véronique WERNERT, Maitresse de conférences HDR, MADIREL, Université Aix-Marseille - Rapporteure
Sophie SOBANSKA, Directrice de recherche, Institut des Sciences moléculaires, Université de Bordeaux - Examinatrice
Bruno AZAMBRE, Professeur des universités, Université de Lorraine -Directeur de thèse
Mouheb CHEBBI, Ingénieur-chercheur, ASNR - Co-directeur de thèse

L'objectif général de la thèse est d'évaluer l'effet d'imprégnants tels que KI et la triéthylènediamine (TEDA) sur les performances et mécanismes de rétention de CH3I par des charbons actifs ex-noix de coco classiquement utilisé en sureté nucléaire. Selon l'imprégnant présent, la rétention d’iodométhane peut impliquer des phénomènes de physisorption, chimisorption ou d'échange isotopique. Cependant, l'importance relative de ces processus et la nature des produits formés en fonction des conditions opératoires restent encore largement méconnus.

Les données de caractérisation chimique et texturale des adsorbants par analyses CHNS, porosimétrie de N2 à 77 K, MET, isothermes d’adsorption d’eau sont d'abord présentées. La mesure des coefficients d'épuration (CE) de CH₃I radioactif par les charbons imprégnés avec différentes teneurs en KI (entre 0 et 5%) est ensuite évaluée en fonction des conditions opératoires, notamment la température, le temps de résidence et le taux d'humidité. Ces résultats mettent en évidence l'effet bénéfique du KI, seul ou en combinaison avec la TEDA. Des essais complémentaires à 30 et 70°C en mode dynamique (courbes de percée avec CH3I stable et radioactif) permettent de comparer les performances entre charbons vierges et imprégnés, révélant l’importance du phénomène d'échange isotopique sur la rétention totale de CH3I. Le deuxième volet de l'étude est plus spécifiquement consacré aux mécanismes impliqués dans la réactivité de la TEDA avec CH3I. La nature chimique des produits formés par réaction directe dans différents solvants est d'abord évaluée par spectroscopie vibrationnelle et analyse élémentaire et les propriétés des composés obtenus sont également comparées avec certains ammoniums quaternaires commerciaux. La stabilité thermique des produits formés est également étudiée par ATG et Py-MS. Les données obtenues sont ensuite confrontées avec celles mesurées par des méthodes d'IR-DRIFTS in situ ou thermiques, lors des réactions hétérogènes se déroulant à la surface d'adsorbants comme le charbon actif ou l'alumine.