Minerals and design of new waste forms for conditioning nuclear waste

摘要

Le stockage sur des dechets radioactifs est un defi technologique majeur de l'industrie electronucleaire. La mineralogie est une base de reflexion pour elaborer les ceramiques qui pourraient eventuellement remplacer les verres nucleaires dans un scenario de separation-conditionnement. Les regies de la cristallochimie permettent de choisir les meilleures structures, et l'etude des occurrences naturelles des mineraux analogues permet d'estimer les futures performances de ces ceramiques dans le milieu naturel pour des echelles de temps géologiques. Trois criteres sont particulierement concernes : la compatibilité avec le milieu geologique, la resistance aux eaux naturelles, et le comportement sous auto-irradiation. Toutefois, le raisonnement minéralogique ne prend tout son interet que pour les mineraux courants, don't le comportement est bien connu. Les performances des ceramiques à base de zircon, de monazite ou d'apatite peuvent donc etre bien evaluees par la minéralogie, alors que celles des matrices se basant sur des minéraux plus rares demandent un effort de recherche plus important pour rationaliser leur comportement a long terme dans le milieu geologique.%Safe storage of radioactive waste is a major challenge for the nuclear industry. Mineralogy is a good basis for designing ceramics, which could eventually replace nuclear glasses. This requires a new storage concept: separation-conditioning. Basic rules of crystal chemistry allow one to select the most suitable structures and natural occurrences allow assessing the long-term performance of ceramics in a geological environment. Three criteria are of special interest: compatibility with geological environment, resistance to natural fluids, and effects of self-irradiation. If mineralogical information is efficient for predicting the behaviour of common, well-known minerals, such as zircon, monazite or apatite, more research is needed to rationalize the long-term behaviour of uncommon waste form analogs.