Mesure de la cinétique d'extraction réductrice liquide-liquide de lanthanides d'un sel fondu vers un alliage métallique brasé électromagnétiquement

摘要

L’extraction réductrice liquide-liquide est une des voies pyrochimiques les plus prometteuses pour assurer le retraitement des déchets nucléaires. Cette technique, déjà employée en métallurgie lors du traitement des poches d’acier, permet de transférer des éléments entre deux phases immiscibles (généralement un métal liquide et un sel ou un oxyde fondu) au moyen d’une réaction d’oxydo-réduction localisée à l’interface entre les deux fluides. La cinétique de transfert est alors souvent dépendante de l’agitation des deux phases et de l’interface elle-même. Afin d’améliorer les transferts de masse, l’utilisation de forces électromagnétiques permettant de brasser sans contact matériel le cœur des bains ainsi que l’interface a été étudiée. Les cinétiques d’extraction de trois lanthanides (cérium, néodyme et samarium) ont été établies expérimentalement. Une étude préalable conduit à travailler sur le couple fluorure de lithium/antimoine et à utiliser le lithium comme agent réducteur. Nous avons mis en place une installation expérimentale permettant de mesurer les cinétiques d’extraction de ces lanthanides. Le sel et le métal sont d’abord fondus dans deux creusets concentriques en graphite. Lorsque les deux phases sont liquides, le creuset intérieur est soulevé si bien que le métal peut s’écouler sous le sel par un trou de 6 mm de diamètre situé au fond du creuset. Un système de prélèvements permettant la prise de dix échantillons dans chacune des phases est ensuite positionné au dessus du bain. Les échantillons obtenus sont ensuite analysés par ICP optique (ICP-AES). Les résultats montrent que la cinétique de transfert est du premier ordre et semblent indiquer que le mécanisme contrôlant la cinétique des transferts est la diffusion des espèces réactives à l’interface.