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AbstractAbstract
[en] In France, cementitious materials are used as conditioning matrix of low level and intermediate level nuclear wastes. Water radiolysis occurs due to the nuclear wastes stored in the materials. The formation of its radiolytic products such as H2 gas must be evaluated for safety reasons. Calcium silicate hydrate (C-S-H) is the main product (50%) of hydration of Portland Cement (PC). The aim of this study is to understand the radiolytic mechanisms of the hydrogen production in C-S-H, to investigate the effect of impurities (such as alkali ions, additional hydroxides or nitrates ions) on H2 gas production in C-S-H and to examine if interactions exist between different main phases (C-S-H and portlandite) in cement matrix. After using various characterization techniques, samples were submitted to different types of irradiation (gamma rays and electrons and heavy ions (HI) beams) to determine their H2 radiolytic yield, G(H2). In C-S-H system, it has been shown, under gamma irradiation, that G(H2) does not depend on water content, moreover, C-S-H system itself produce efficiently H2 gas. The comparison between the results obtained under gamma rays and that obtained under HI implies: there is no or low LET effect in C-S-H. While with nitrate ions in C-S-H, a large decrease of G(H2) is observed. Irradiation of C2S and C3S hydrates mainly composed of C-S-H and portlandite shows that here is no energy transfer phenomena between these two phases. Finally, the electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy experiments have enabled proposing radiolytic mechanisms. All these results help us to understand the radiation effects in cements. (author)
[fr]
En France, les materiaux a base de ciment sont utilises comme matrice de conditionnement des dechets nucleaires de faible et moyenne activite. La radiolyse de l'eau est due aux dechets nucleaires stockes dans les materiaux. La formation de ses produits radiolytiques tels que le gaz H2 doit etre evaluee pour des raisons de securite. Les silicates de calcium hydrates (C-S-H) representent le principal produit (50%) d'hydratation du ciment Portland (CP). L'objectif de cette etude est de comprendre les mecanismes radiolytiques de la production d'hydrogene dans les C-S-H, d'etudier l'effet d'impuretes (telles que des ions alcalins, hydroxydes ou nitrates supplementaires) sur la production de gaz H2 dans les C-S-H et d'examiner l'existence d'interactions entre les phases principales (C-S-H et portlandite) du ciment Portland. Apres avoir caracterise les echantillons par diverses techniques, ils ont ete soumis a differents types d'irradiation (faisceaux gamma et electrons et ions lourds (HI) pour determiner leur rendement radiolytique en H2, G(H2). Dans les C-S-H, il a ete demontre que, sous irradiation gamma, la production d'H2 est independante de la teneur en eau et que les C-S-H produisaient autant d'H2 que la meme masse d'eau. Ainsi, le mecanisme de production d'hydrogene est tres efficace dans les C-S-H. La comparaison entre les resultats obtenus sous rayons gamma et ceux obtenus sous HI implique qu'il n'y a pas ou peu d'effet de transfert d'energie lineique (TEL) dans les C-S-H. Ainsi, les reactions de recombinaison semblent limitees. L'introduction d'ions nitrates dans la structure des C-S-H induit une diminution importante du G(H2). L'irradiation des hydrates de C2S et C3S constitues majoritairement de C-S-H et de portlandite indique qu'il n'y a pas de phenomenes de transfert d'energie entre ces phases. Enfin, les experiences de spectroscopie par resonance paramagnetique electronique (RPE) ont permis de proposer des mecanismes radiolytiques dans les C-S-H. L'ensemble de ces resultats nous permettent de mieux comprendre les effets d'irradiation dans les ciments. (auteur)Original Title
Production d'hydrogene a partir des silicates de calcium hydrates sous irradiation
Primary Subject
Secondary Subject
Source
15 Nov 2019; 169 p; 158 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; Chimie
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
ALKALINE EARTH METAL COMPOUNDS, BUILDING MATERIALS, CALCIUM COMPOUNDS, CEMENTS, CHEMICAL RADIATION EFFECTS, CHEMICAL REACTIONS, DECOMPOSITION, ELEMENTS, ENERGY TRANSFER, HYDROGEN COMPOUNDS, MAGNETIC RESONANCE, MATERIALS, NONMETALS, OXYGEN COMPOUNDS, RADIATION EFFECTS, RESONANCE, SILICATES, SILICON COMPOUNDS
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