The reactivity of clay materials in a context of metallic corrosion : application to disposal of radioactive wastes in deep argilaceous formations
Réactivité des matériaux argileux dans un contexte de corrosion métallique : application au stockage des déchets radioactifs en site argileux
Résumé
ln order to confine radioactive wastes in deep settings, it is envisaged to use some natural clay materials and bentonites. Their stability when in contact with metallic iron, main component of the canisters, is studied. These studies show that the reactivity of such materials is mainly controlled by those of their dioctaedral smectites and kaolinites. On the contrary, the presence of sulfides stops the Fe(O)-clays reaction. The kind of reaction products depends on the quantity of available metallic iron. When pH is over 7, the Fe(O) is oxidized consecutive to a physical contact with the oxidant agents of the smectite (H+, OH- et Fe3+). This reaction is favored by the heterogeneities of the lateral surfaces of the smectite, which then describes a microenvironments in which some serpentines grow up if the iron supply is sufficient. Such new-crystallizations imply a decrease of the confinement properties of the clay barrier.
Afin d'assurer le confinement de déchets radioactifs en milieu géologique profond, il est envisagé d'utiliser des matériaux argileux de site et des bentonites. Leur stabilité en présence de fer métal, constituant des conteneurs de déchets, est étudiée. Ces études démontrent que la réactivité de tels matériaux est principalement portée par les smectites dioctaédriques et les kaolinites qu'ils contiennent. En revanche, la présence de sulfures inhibe la réaction Fe(O)-argiles. La nature du produit de réaction dépend de la quantité de fer métal disponible. A pH basique, par contact physique avec les agents oxydants de la smectite (H+, OH- et Fe3+), le Fe(O) est corrodé. Cette réaction est favorisée par les hétérogénéités des surfaces latérales de la smectite, qui altérée définit un micro-domaine à l'intérieur duquel nucléent des serpentines-Fe si l'apport en fer est suffisant. De telles néoformations entrainent une diminution des propriétés de confinement de la barrière argileuse.
Mots clés
Stockage profond
Déchets radioactifs
Argilites
Bentonite
Fer métal
Smectites dioctaédriques
Kaolinite
Sulfures
Dissolution-recristallisation
Oxydo-réduction
H+
OH-
Fe3+
Contact
Faces latérales
Microdomaines
Serpentines-Fe
Déchets radioactifs -- Élimination dans le sol
Argilite-Effets du fer
Bentonite-Effets du fer
Domaines
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