Radionucléides et Environnement

Responsable du thème : Gilles Montavon

Activités de recherche

Ce thème, exploré dès la création du groupe de Radiochimie en 1995, s’intéresse à l'étude du comportement des radionucléides (RN) dans l'environnement. Il s’inscrit aujourd’hui autour de deux problématiques, la gestion des déchets radioactifs et l’effet des faibles doses d’origine naturelle (U, Ra…) ou anthropique (T) sur les écosystèmes.

Quel que soit le projet, notre implication est orientée vers la radiochimie à l'échelle des traces et ultra-traces avec un focus sur la métrologie, la spéciation et la mobilité/disponibilité des radionucléides en combinant des approches expérimentales et théoriques, ainsi que des études in-situ et en laboratoire.

Ce thème est développé dans un cadre pluri-disciplinaire autour d’un réseau collaboratif structuré aux échelles régionale (OSUNA), nationale (ZATU, GL ANDRA, GdR SciNEE) et européenne (EURAD-FUTURE, Radonorm) en interface avec d’autres organismes de recherche (CEA, IRSN, BRGM) et des acteurs industriels (EDF, Chaire « stockage et entreposage des déchets radioactifs », TrisKem-LabCom TESMARAC). Ces développements nous conduisent également à réaliser de l’expertise, en particulier en lien avec la gestion des déchets radioactifs (Lithuanian Energy Institute, Nagra, OCDE…).

Recherche rime également avec enseignement à l’IMT Atlantique (SARENA) et l’Université de Nantes (Master GRiSSE et Master A3M).

Quelques faits marquants mettant en avant l’originalité de notre recherche :

- La recherche des ultra-traces : ce travail est centré autour du développement de l’analyse par ICP-MS-HR. On citera par exemple la cartographie chimique 2D à l’échelle d’un cerne d’arbre par ICP-MS-HR laser qui souligne l’hétérogénéité de la distribution de U (DOI : 10.1016/j.sab.2019.105709) et qui conduit à privilégier la dendrochronologie en mode solution (DOI : 10.1016/j.scitotenv.2020.141295)

Distribution de U d’un cerne d’arbre par ICP-MS-HR laser (DOI : 10.1016/j.sab.2019.105709)

- La rétention des RNs ; du système modèle aux conditions in-situ ; les données de rétention sont primordiales pour évaluer la mobilité des RNs, en particulier pour la sûreté des sites de stockage. Une originalité est d’explorer le comportement des éléments naturellement présents afin de tester les bases de données et les modèles actuels. Cette approche a été appliquée de manière convaincante pour le système Ni/argilites du Callovo-Oxfordien (DOI : 10.1021/acs.est.0c04381).

- Une méthode robuste pour caractériser la spéciation du Tritium Organiquement Lié (TOL) dans l’environnement et calculer la fraction TOL-NE (non échangeable) : un échange isotopique T/H solide/gaz est réalisé dans des conditions bien contrôlées (DOI : 10.1016/j.chemosphere.2017.12.136). Deux exemples de résultats originaux sont donnés à titre d’illustration : la mise en évidence du TOL « enfoui » (DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.128676) et des sites réactifs (vis-à-vis des métaux) non quantifiables par les techniques classiques de titrage (DOI : 10.1007/s10311-019-00946-1).

- Les capteurs DGT, un outil transverse pour la mesure et la caractérisation in situ (sur le terrain) de la distribution des fractions « (bio)-disponibles » des radionucléides (U, Ra, …) et éléments de contextualisation (Fe, Mn, Pb,…) ; soutenu par un financement Carnot Mines, ce travail a démarré en 2015. Des premiers profils réalisés dans un sol ont été obtenus sur le site de Rophin (ZATU) indiquant une différence de labilité/(bio)-disponibilité de U suivant la profondeur et le type d’environnement (article sous presse, Martin et al., Chemosphere).

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