Simulation des courbes de percée de CH3I : application aux charbons actifs commerciaux et à de nouveaux adsorbants carbonés nanostructurés

Les pièges à iode (PAI) ont pour vocation de limiter la dissémination d’espèces iodées vers l’environnement. Ils sont composés d’un adsorbant microporeux à base de charbon actif (CA), co-imprégné avec de l’iodure de potassium (KI) et de la triéthylènediamine (TEDA). Des contrôles périodiques sur site sont réalisés afin de s’assurer de leur efficacité. Cependant, ces tests sont également à l’origine des émissions les plus importantes d’iode radioactif. Ainsi, la mise au point d’une méthode de contrôle n’utilisant pas d’iode radioactif serait intéressante. 

Ce travail s’inscrit dans la continuité des thèses réalisées au sein de l’équipe. A cet égard, les travaux de thèse d’H. Lin (2022) ont permis d’établir des relations entre la performance des PAI et les caractéristiques des imprégnants (nature et teneur). De plus, la contribution de KI dans les processus d’échange isotopique a été isolée pour la première fois des autres processus de type physisorption et chimisorption. La thèse de K. Abbas (2025), quant à elle, a permis d’élucider la dépendance de la réaction d’échange isotopique en fonction des conditions opératoires.

Néanmoins, la quantification de ces mécanismes reste délicate. Lors d’un stage précédent, une nouvelle approche de modélisation/simulation a permis de décrire les courbes de percée de H2O (inhibiteur principal). Dans ce cadre, cette thèse aura pour objectif de simuler globalement les profils de sorption de CH3I en prenant en compte les différentes réactions mises en jeu. En particulier, un coefficient spécifique à la réaction d’échange isotopique sera implémenté pour quantifier la différence des performances de rétention impliquant l’iode radioactif (I131) et l’iode stable (I127). Deux dispositifs d’essai ont été ainsi développés dans le but d’évaluer l’écart entre ces courbes de percée. Ceci permettra de valider les modèles de prédiction établis sur des CA neufs et vieillis. 

Ce travail de simulation sera utilisé dans un second temps sur de nouveaux matériaux carbonés synthétisés et caractérisés à l’université de Lorraine. Ces matériaux nanostructurés se distingueront par leur porosité plus uniforme que les CA. De plus, ces adsorbants pourraient avoir des propriétés de rétention supérieures grâce à l’incorporation directe de groupements fonctionnels réactifs dans leur structure.