Effect of alkaline conditions on near-field processes of a spent nuclear fuel geological repository

Tesis doctoral de Albert Martínez Torrents

El contacto del combustible nuclear gastado (cng) con agua debido a un fallo en la cápsula de protección es una hipótesis conservadora pero plausible en el informe de seguridad de un alamacenamiento geologico profundo (agp). Hormigón y cemento estarán presentes en la estructura del agp. El agua en contacto con estos materiales tendrá un ph muy alcalino. El agua que entre en contacto con el cng puede sufrir 4 procesos diferentes: radiolisis, oxidación, disolución y formación de fases secundarias. la formación de complejos uranil-peróxido se estudió en medio alcalino usando espectrofotometria uv-visible yel código star. Se encontraron dos complejos diferentes en un ratio h202/u(/i) más bajo de 2. Se usó un método gráfico para obtener información de dichos com piejos y el programa star se usó para refinar los valores de las constantes de formación debido a su capacidad para tratar datos de absorbancia en múltiples longitudes de onda y para refinar constantes de equilibrio. Los valores obtenidos para las dos contantes de equilibrio fueron : log w1, 1,4 = 28.1 ± 0.1 y log ~¿1,2,6=36.8 ± 0.2. a concentraciones de peróxido de hidrogeno más altas de 10-5 mol dm-3, yen ausencia de carbonatos, el complejo u02(02)2(0h)24- es predominante en solución. la espectroscopia de fluorescencia inducida por láser resuelta en el tiempo (trlfs) se usó para estudiar la especiación del uranio (vi) a phs muy alcalinos (11-13), a temperatura ambiente y en ausencia de c02. Se determinaron los tiempos de vida de fluorescencia de los complejos (u02)3(0h)7-, u02(0h)3-y u02(0h)42- a phs entre 11 y 13. se hicieron medidas a 1 o k, en un rango de ph entre 12y13.5, determinando la presencia de dos especies u02(0h)3- y u02(0h)42-. se observó que el peróxido de hidrogeno produce un efecto de extinción (quenching) de la fluorescencia de las especies de uranio. Aph 12 la extinción era estática, cosa que apunta a la formación de un complejo no-fluorescente entre el u(11) yel peróxido de hidrogeno. usando la ecuación de stern-volmer para la extinción estática se calculó la constante de equilibrio de la especie u0202(0h)22- (logko = 28.7 ± 0.4). se diseñó un reactor experimental de flujo para hacer estudios a altas presiones, a elevadas temperaturas y a una relación superficie del solido -volumen de lixiviante muy alta. Usando este nuevo reactor se estudió la evolución de la concentración de uranio liberado de una muestra de u02, en diferentes condiciones . Los resultados muestran como a presiones de hidrogeno ente 5 y7 bares, el peróxido de hidrogeno no parece que oxide significativamente el óxido de uranio (iv) . Las concentraciones de uranio en estos experimentos se mantuvieron entre 10-8 mol¿l-1 y 10-9 mol¿l-1 . se determinaron los efectos de la alfa -radiólisis , por un lado a través de la generación de productos radioliticos :h2, 02, hcio y h202 y por otro lado a partir de la disolución de u y pu. Los estudios se centraron en el efecto producido por diferentes velocidades de dosis, diferentes fuerzas iónicas, así como también modificando la localización de los emisores alfa (dentro de la pastilla o disueltos en la solución). Los experimentos se realizaron a ph 12. en cuanto a la producción de 02 y h2, ni la localización de los emisores alfa ni la fuerza iónica tienen ningún efecto en la formación de gas. A elevadas fuerzas iónicas se observa solo formación de hclo, mientras que a baja fuerza iónica solo se observa formación de h202. Los datos experimentales referentes a la formación de 02 y h2 fueron ajustados con éxito usando el software macksima-chemist. se ha estudiado la sorción de se(iv) y se(11) en el peróxido de uranio cons iderando la cinética de sorción, la isoterma de sorción yel efecto del ph. La sorción de selenio en studtita se ajusta a un modelo de reacción de pseudo-segundo orden. Ambos se(iv) y se(11) se sorben en la studtita a través de una cobertura monocapa. La sorción es más alta a ph ácido que a ph básico.

 

Datos académicos de la tesis doctoral «Effect of alkaline conditions on near-field processes of a spent nuclear fuel geological repository«

  • Título de la tesis:  Effect of alkaline conditions on near-field processes of a spent nuclear fuel geological repository
  • Autor:  Albert Martínez Torrents
  • Universidad:  Politécnica de catalunya
  • Fecha de lectura de la tesis:  17/03/2015

 

Dirección y tribunal

  • Director de la tesis
    • Joan De Pablo Ribas
  • Tribunal
    • Presidente del tribunal: Carlos Ayora ibáñez
    • daniel Serrano purroy (vocal)
    • nils johannes Baumann (vocal)
    • julio Astudillo pastor (vocal)

 

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Scroll al inicio