Les boues radioactives issues du traitement du combustible sont immobilisées dans du bitume, formant des enrobés utilisés depuis les années 1950 grâce à leur stabilité et leur faible lixiviation. Toutefois, l’irradiation du bitume produit des gaz, principalement de l’hydrogène, entraînant un gonflement et modifiant les propriétés du matériau. Ce vieillissement peut notamment influencer son comportement en cas d’incendie. Pour comprendre ces effets, des irradiations accélérées en laboratoire sont réalisées à des débits de dose très supérieurs à ceux des conditions réelles, permettant de simuler sur de courtes durées l’évolution du matériau sur plusieurs siècles.
L’objectif est donc de comprendre les mécanismes d’évolution de ces gaz de radiolyse et leur cinétique (impact sur les débits de dégazage et sur le gradient thermique dans l’enrobé lors de montées en température par exemple). Toutefois, les enrobés bitumés sont des matrices opaques où une observation optique directe des phénomènes n’est pas envisageable. Une possibilité est la réalisation de tomographie X qui permet de connaitre la répartition des bulles. A notre connaissance aucune étude ultrasonore concernant le suivi en continu de bulles dans des bitumes ne figure dans la littérature accessible et en particulier concernant des bulles des gaz crées par radiolyse au sein de bitumes spécifiques au stockage pour des gammes de températures allant jusqu’à 150 °C.
Depuis 2023 des travaux ont déjà été initiés dans le cadre d’un premier projet (ARISE) financé par le CNRS et l’IRSN, montrant que les ultrasons pourraient être une alternative intéressante. Les mesures effectuées ont déjà permis de mieux appréhender les propriétés rhéologiques et ultrasonores des bitumes non irradiés et d’établir leur loi de comportement. L’analyse combinée par micro-tomographie X et ultrasons de bitumes irradiés contenant des bulles a permis de valider la méthode ultrasonore et d’obtenir, via les mesures ultrasonores, une première estimation du taux de bulles grâce à de premières modélisations.
La problématique scientifique consiste en :
Les travaux seront réalisés dans le cadre de la thèse de Rania Laghrissi.
Pour en savoir plus :
- Didier Laux, Georges Matta, Hanaa Houjeij, Céline Montsanglant–Louvet, Stéphane Poirier, et al.. Study of radiolysis bubbles in bitumen used for nuclear waste management withultrasounds and X–Ray microtomography. EPJ N – Nuclear Sciences & Technologies, 2025, 11 (35)
- Didier Laux, Killian Toulgoat, Lucie Millot, Jean–Yves Ferrandis. Rheological investigation of bitumen, used for radioactive waste conditioning, with ultrasonic waves. EPJ N – Nuclear Sciences & Technologies, 2024, 10.
- Lucie Millot, Hanaa Houjeij, Georges Matta, Jean–Yves Ferrandis, Didier Laux, et al.. Radiolysis of bituminized radioactive waste: a comprehensive review. EPJ N – NuclearSciences & Technologies, 2024, 10 (4).
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D. LAUX, JY. FERRANDIS, H. HOUJEIJ, C. MONSANGLANT
R. LAGHRISSI, doctorant UM
1/2 Financement : ASNR / ED I2S
