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Ben Hadj Hassine, Seifallah. Electro-décontamination des matériaux cimentaires

Ben Hadj Hassine, Seifallah (2012). Electro-décontamination des matériaux cimentaires.

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Résumé en francais

Les matériaux cimentaires représentent une part importante du volume des déchets nucléaires. Le procédé d'électro-décontamination permet d'assainir en profondeur les matrices cimentaires et de réduire les volumes des déchets. Le développement du procédé s'appuie sur l'expérience acquise par les techniques de réalcanisation et de déchloruration des bétons armés. Au cours de cette étude, deux ciments, un ciment ordinaire de Portland et un ciment à 30 % de laitier, ont été choisis pour gâcher mortiers et bétons. Ils ont été contaminés à la gâchée par du césium inactif, l'espèce la plus représentative des contaminations profondes. Trois principaux objectifs ont guidé les travaux expérimentaux et numériques : la caractérisation et une meilleure compréhension du transport ionique du césium, l'évaluation du procédé à l'échelle du laboratoire et le passage à une échelle représentative du chantier. La caractérisation des propriétés de transfert du césium s'est appuyée sur les protocoles existants pour les chlorures. Une étude comparative de la rétention et du transport des chlorures et du césium ont permis de décrire et de quantifier les phénomènes observés. Un modèle de transport ionique a alors été développé en prenant en compte les termes de force ionique et les équilibres des interactions des alcalins avec les phases cimentaires. Les applications du procédé à l'échelle du laboratoire ont montré la cohérence entre efficacité de la décontamination, caractéristiques du matériau et les grandeurs électriques imposées. Il a notamment été démontré que le procédé permet de s'affranchir d'une part importante du césium (entre 50 % et 80 % en trois semaines) et mobilise le césium profond depuis le voisinage des armatures. Les effets de la géométrie de l'échantillon, du mode de contamination et des courants électriques, ainsi que le suivi de la corrosion et de la déformation des matériaux ont également été étudiés. Des essais de décontamination sur grandes dalles ont aussi été réalisés pour estimer les effets d'échelle. Les compartiments électrolytiques sont remplacés par des électrolytes solides, gels et pâtes de papier. Si le rôle substitutif de ces électrolytes a été démontré, les contraintes liées à leur comportement rhéologique et leur cinétique de séchage restent présentes. L'analyse du solide après décontamination a mis en évidence la migration du césium mais aussi celle du sodium et du potassium. Enfin, l'efficacité et la faisabilité du procédé ont été largement démontrées tout au long de ce travail, néanmoins, un travail d'optimisation et de validation reste aujourd'hui nécessaire.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Carcassès, Myriam
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC), EA 3027
Mots-clés libres :Electro-décontamination - Démantèlement nucléaire - Migration - Procédé - Matériaux cimentaires - Modélisation - Transport - Rétention
Sujets :Génie civil, bâtiment
Déposé le :16 Sep 2013 11:50