Effect of chemical retention on anionic species diffusion in compacted clays
Etude de l'influence de la rétention chimique sur la diffusion d'espèces anioniques dans les milieux argileux compacts :
Résumé
Anionic radioisotopes are of particular importance within the framework of the calculated health risk associated with high-level and long-lived intermediate-level underground radioactive waste disposal. Therefore, the objective of this work is the construction of a transport model coupled with chemistry in order to quantify the behaviour of anionic solutes in the Callovo-Oxfordian (COx) argillites, the argillaceous host rock of the ANDRA Meuse/Haute-Marne underground laboratory. An experimental methodology was defined to characterize this migration, several experimental methods being implemented: batch experiments, laboratory columns and through-diffusion cells. The study of the diffusion of the non-sorbing anionic tracer 36Cl- highlighted the fact that, due to anionic exclusion, anions only had access to a part of the porosity. The retention of 35SO42- and 125I- on COx argillites was then characterized, quantified by batch experiments and confirmed by other experimental methods. Nevertheless, their migration was less retarded than expected by a model based on batch experiments and on 36Cl- diffusive data. This difference was explained by anion exclusion which reduced sorption site accessibility. Thus, the intensity of this phenomenon has to be considered to model anion migration in compacted clays
Les isotopes radioactifs anioniques ont une importance particulière dans le cadre des études de sûreté d'un stockage de déchets moyenne et haute activité à vie longue en formation géologique profonde. L'objectif de ce travail est donc la construction d'un modèle chimie-transport caractérisant précisément la migration de ces solutés dans les argilites du Callovo-Oxfordien (COx), formation hôte du laboratoire de Meuse-Haute Marne. Une méthodologie expérimentale a été définie afin de caractériser cette migration, i. e. le couplage des processus de réactivité chimique et de transport en milieu poreux. Plusieurs systèmes expérimentaux complémentaires ont été utilisés : les réacteurs fermés, les colonnes de laboratoires et les cellules de diffusion. L'étude de la diffusion du traceur anionique de référence 36Cl- met tout d'abord en évidence le fait que les anions n'ont accès qu'à une partie de la porosité : c'est le phénomène d'exclusion anionique. La rétention des anions 35SO42- et 125I- sur les argilites du COx a ensuite été caractérisée, quantifiée par des expériences en réacteur fermé, puis confirmée par les autres systèmes expérimentaux. Néanmoins, le retard à la migration observé est moindre que celui prévu par un modèle chimie-transport construit à partir des données générales de transport diffusif (obtenues pour l'anion référence 36Cl-) et des données de rétention mesurées en réacteur fermé. Cette différence s'explique par l'exclusion anionique qui limite l'accessibilité des différents sites de fixation : son intensité devra donc être considérée dans le cadre des modèles de migration des solutés anioniques dans les milieux argileux compacts
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