Iodine and Selenium migration through argillaceous rocks
Migration de l’iode et du sélénium au travers de roches argileuses
Résumé
Deep argillaceous formations are considered as potential host rock for high-level radioactive waste repository. Based on safety assessment calculations, active selenium (79Se) and iodine (129I) from high level radioactive waste might be ones of the major dose contributors due to their longevity and their anionic character. However, because of their high sensitivity to redox condition, a special attention to the oxidation state of these elements is required. A comparative study on the diffusion properties of selenium and iodine through argillaceous rocks was realized with the aim to determine the effects of both the redox conditions and the mineralogy on the migration of these two elements. For these purposes, we have studied two argillaceous rocks: Toarcian argillite from Tournemire (France) and Opalinus clay (OPA) from the Mont-Terri (Switzerland). The study of the iodide migration allowed to confirm the control on the iodide retention of both oxidized pyrite and natural organic matter. A kinetic control of the iodide sorption is also suspected. We focus the selenium study on the more oxidized species, Se(IV) and Se(VI). The Se(IV) migration is strongly dependant from oxydo-reduction processes. Indeed, the Se(IV) diffusion experiments through Tournemire argillite and OPA indicated a significant reduction associated to Fe(II). The Se(VI) study evidenced a behavior dependant from the initial concentration : at the highest concentration, no significant retention was observed while the retention is significant at the lowest concentration. Futhermore, spectroscopic analyses tend to show a low Se(VI) reduction at the Fe contact. However, biotic origin cannot be excluded
Les roches argileuses sont considérées comme de potentielles roches-hôtes pour le stockage en profondeur des déchets radioactifs de Haute Activité et de Moyenne Activité à Vie Longue (déchets HA-MAVL). L’iode 129 et le sélénium 79, issus des déchets nucléaires, sont considérés comme deux des radio-éléments les plus pénalisants en termes de sûreté. Cependant, l’iode et le sélénium présentent, vis-à-vis des conditions d’oxydo-réduction, des propriétés qui nécessitent une attention particulière quant à leur état d’oxydation. Une étude comparative sur la migration du sélénium et de l’iode au travers de roches argileuses a donc été réalisée afin de déterminer, dans un premier temps l’effet des conditions redox sur la migration du sélénium et de l’iode, et dans un second temps l’influence de la minéralogie sur le comportement de ces éléments. A cet effet, deux roches argileuses ont été étudiées, à savoir les argilites toarciennes de Tournemire (France) et les Argiles à Opalines (OPA) du Mont Terri (Suisse). L’étude des iodures dans les roches argileuses indurées a permis de confirmer le rôle de la pyrite oxydée et de la MON dans la rétention des iodures. On soupçonne notamment que la rétention des iodures serait contrôlée cinétiquement. Lors de l’étude de la migration du sélénium, nous nous sommes intéressé aux formes les plus oxydées de cet élément, à savoir le Se(IV) et le Se(VI). La migration du Se(IV) est fortement liée à des processus d’oxydo-réduction. En effet, lors de la diffusion de cet élément dans le Toarcien supérieur et l’OPA, une fraction importante du Se(IV) est réduite. Cette réduction semble fortement associée à la présence de fer dans la roche. L’étude du Se(VI) nous a permis de mettre en évidence un comportement dépendant de la concentration initiale : la rétention est significative aux plus faibles concentrations et non aux fortes concentrations. Les analyses spectroscopiques montrent une faible réduction du Se(VI) au contact du fer dans la roche. Néanmoins, nous ne pouvons pas exclure que cette réduction soit d’origine microbienne.
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Sciences de la Terre
Origine : Version validée par le jury (STAR)