Electro-décontamination des matériaux cimentaires

Les materiaux cimentaires representent une part importante du volume des dechets nucleaires. Le procede d'electro-decontamination permet d'assainir en profondeur les matrices cimentaires et de reduire les volumes des dechets. Le developpement du procede s'appuie sur l'experience acquise par les techniques de realcanisation et de dechloruration des betons armes. Au cours de cette etude, deux ciments, un ciment ordinaire de Portland et un ciment a 30 % de laitier, ont ete choisis pour gâcher mortiers et betons. Ils ont ete contamines a la gâchee par du cesium inactif, l'espece la plus representative des contaminations profondes. Trois principaux objectifs ont guide les travaux experimentaux et numeriques : la caracterisation et une meilleure comprehension du transport ionique du cesium, l'evaluation du procede a l'echelle du laboratoire et le passage a une echelle representative du chantier. La caracterisation des proprietes de transfert du cesium s'est appuyee sur les protocoles existants pour les chlorures. Une etude comparative de la retention et du transport des chlorures et du cesium ont permis de decrire et de quantifier les phenomenes observes. Un modele de transport ionique a alors ete developpe en prenant en compte les termes de force ionique et les equilibres des interactions des alcalins avec les phases cimentaires. Les applications du procede a l'echelle du laboratoire ont montre la coherence entre efficacite de la decontamination, caracteristiques du materiau et les grandeurs electriques imposees. Il a notamment ete demontre que le procede permet de s'affranchir d'une part importante du cesium (entre 50 % et 80 % en trois semaines) et mobilise le cesium profond depuis le voisinage des armatures. Les effets de la geometrie de l'echantillon, du mode de contamination et des courants electriques, ainsi que le suivi de la corrosion et de la deformation des materiaux ont egalement ete etudies. Des essais de decontamination sur grandes dalles ont aussi ete realises pour estimer les effets d'echelle. Les compartiments electrolytiques sont remplaces par des electrolytes solides, gels et pâtes de papier. Si le role substitutif de ces electrolytes a ete demontre, les contraintes liees a leur comportement rheologique et leur cinetique de sechage restent presentes. L'analyse du solide apres decontamination a mis en evidence la migration du cesium mais aussi celle du sodium et du potassium. Enfin, l'efficacite et la faisabilite du procede ont ete largement demontrees tout au long de ce travail, neanmoins, un travail d'optimisation et de validation reste aujourd'hui necessaire.