Published October 31, 2018 | Version v1
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Radioactive iodine conditioning in silver phosphate glasses

Description

Iodine 129 is a radioactive waste coming from the nuclear industry, which is currently handled by isotopic dilution. As a part of the assessment of alternative solutions, this work focuses on the study of the feasibility of iodine conditioning using a glass matrix aiming at a long-term storage in a geological repository. Silver phosphate glasses, which can incorporate high amounts of iodine and can be synthesized at low temperature, were chosen for this study. In order to increase their chemical durability, theses glasses were crosslinked by niobium and bismuth oxides. Phospho-molybdenum glasses, crosslinked by niobium, were also synthesized. Niobium and bismuth incorporation limits were determined for an iodine amount of 12 wt% and range from 1.6 mol% to 4.0 mol%, depending on the Ag2O/P2O5 ratio and the amount of MoO3. Structural investigations show that the introduction of those crosslinking reagents induces a significant increase of the polymerization degree of the glasses. Despite this higher connectivity, the two crosslinking reagents have a low impact on the thermal properties of iodine-containing silver phosphate glasses, as well as on their resistance to alteration in aqueous medium. However, phospho-molybdenum glasses containing iodine and crosslinked by niobium display an increase of their glass transition temperature and of their chemical durability. Indeed, the alteration rate decreases from a factor 100 for a phospho-molybdenum glass containing 4.0 mol% of Nb2O5 in comparison to a pure phosphate glass, with the apparition of a residual alteration regime. In clay-equilibrated water, however, this tendency is not verified. (author)

Abstract (French)

L'iode 129 fait partie des dechets radioactifs issus de l'industrie nucleaire, et est actuellement gere par dilution isotopique. Les travaux presentes dans ce memoire portent sur l'etude de la faisabilite d'un conditionnement de l'iode au sein d'une matrice vitreuse, en vue d'un stockage en couche geologique profonde. Les verres de phosphate d'argent, permettant d'incorporer de fortes quantites d'iode et synthetisables a basse temperature, ont ete choisis pour cette etude. Afin d'ameliorer leur resistance a l'alteration en milieu aqueux, ces derniers ont ete reticules par du niobium et du bismuth. Des verres phospho-molybdiques (P-Mo), reticules au niobium, ont egalement ete synthetises. Les limites d'incorporation du niobium et du bismuth ont ete determinees pour une teneur en iode de 12 % masse, et sont comprises entre 1,6 % mol et 4,0 % mol, selon le rapport Ag/P et la teneur en MoO3 consideres. Les etudes structurales montrent que l'introduction de ces agents de reticulation entraine une augmentation significative du degre de polymerisation des verres consideres. Pour autant, ils ont peu d'effet sur les proprietes thermiques des verres purement phosphatiques a l'iode et sur leur resistance a l'alteration. Les verres P-Mo a l'iode presentent cependant une augmentation de la Tg et une amelioration de durabilite chimique en eau pure. Pour un verre P-Mo contenant 4,0 % mol en Nb2O5, la vitesse d'alteration a 50 C diminue en effet d'un facteur 100 par rapport a un verre purement phosphatique, avec en plus l'apparition d'un regime residuel d'alteration. Cette tendance n'est cependant pas verifiee pour les tests de lixiviation realises dans une eau en equilibre avec l'argile. (auteur)

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Original title (French)
Conditionnement de l'iode radioactif dans des verres de phosphate d'argent

Publishing Information

Imprint Pagination
246 p.
Report number
FRCEA-TH--10340

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Notes
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