Une approche innovante pour la quantification de la contribution due à l'échange isotopique dans le piégeage des effluents iodés

Les charbons actifs (CA) sont utilisés comme adsorbants dans les pièges à iode (PAI) au sein des réseaux de ventilation de la plupart des installations nucléaires françaises dans le but de prévenir la dissémination d'espèces iodées volatiles dans l'environnement. Ces adsorbants sont classiquement fonctionnalisés avec de la triéthylènediamine (TEDA) et de l'iodure de potassium (KI) afin de garantir un piégeage efficace. Pour vérifier l'efficacité de ces PAI des tests périodiques réglementaires sont requis à l'aide d'un gaz radioactif (131 I) et conduisent, paradoxalement, à des rejets dans l'environnement. Les travaux de cette thèse ont donc pour objectif de développer un test d'efficacité des PAI ne mettant pas en œuvre d'effluent radioactif. La validité d'un tel test repose néanmoins sur la quantification de la réactivité de KI avec l'iode radioactif (échange isotopique, EI) dont l'importance a été confirmée par Lin^[1] .

Les travaux de thèse s'attachent donc à comprendre plus finement cette réactivité. Il s'agit de quantifier, d'une part le mécanisme d'EI sur des CA ayant une composition similaire à celle des CA utilisés dans l'industrie nucléaire, d'autre part l'influence des conditions opératoires. Ce volet vise à établir in fine un coefficient de sûreté entre les essais à l'iode radioactif et ceux à l'iode stable. Un second volet a pour objet de mieux cerner les facteurs d'influence du "matériau" sur l'efficacité et la cinétique de la réaction d'EI. Pour cela, des supports poreux modèles iodés, synthétisés à l'échelle du laboratoire, seront testés, en combinant des études d'EI en phases liquide et gazeuse. Ainsi, un support de type alumine (inerte pour la physisorption), a été imprégné dans un premier temps avec différentes teneurs et états de dispersion de KI. Un échantillon d'alumine imprégné avec 30 wt% en KI (dilué dans le sable) a été par la suite testé vis-à-vis de la capture de CH₃I radioactif.

[1] : H. Lin, "Évaluation de la contribution du mécanisme d'échange isotopique à l'épuration de l'iode radioactif", Thèse Sorbonne Université, 2022.