Processos que afecten la mobilitat de l'urani en entorns hiperalcalins oxidants i sediments contaminats

• Autores: Alejandra Meca Fabrega
• Directores de la Tesis: Vicens Martí Gregorio (dir. tes.), Joan de Pablo Ribas (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2009
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ignasi Casas Pons (presid.), Francisco Javier Giménez Izquierdo (secret.), Pere Masqué Barri (voc.), Frederic Clarens Blanco (voc.), Lara Duro Pérez (voc.)
• Materias:
  • Química
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • L'urani es troba present en el medi a baixes concentracions en roques, sòls i aigua, però l'activitat industrial i el desenvolupament de la tecnologia nuclear ha suposat la generació de grans quantitats de residus i zones contaminades per urani principalment degudes a la mineria o al reprocessament de residus nuclears.Els residus procedents de les centrals nuclears, el més important el combustible nuclear gastat, es gestionen per tal d'immobilitzar-los i aïllarlos fins que hagin perdut la seva activitat.La migració i el transport de l'urani en un magatzem de residus estaran controlats per l'estabilitat de la matriu de UO2 (combustible) i la interacció de l'urani amb els materials del magatzem, entre d'altres. Els materials de ciment són molt utilitzats en l'emmagatzematge de residus nuclears. Les aigües que interaccionen amb aquests materials es caracteritzen per tenir pH molt elevats (10-13). Conseqüentment, és necessari conèixer la influència de les condicions de hiperalcalinitat en la solubilitat de l'urani i en el seu transport cap a la biosfera.Tot i que la indústria nuclear és la que genera la majoria dels residus d'urani, es poden trobar algunes zones contaminades a causa d'un tipus de residus coneguts com TENORM (Technologically enhanced naturally occurring radioactive material). Aquests residuss'associen a indústries no-nuclears, i la indústria del fosfat és una de les principals productores de TENORM. Els llots sedimentats al fons de l'embassament de Flix, contenen elevades concentracions d'urani a causa de la producció de fosfat bicàlcic. Conèixer la interacció de l'urani amb les fases sòlides que formen aquests sediments proporcionarà una informació molt valuosa per predir si aquesta zona suposarà un risc per l'ecosistema.Per tal de respondre a aquesta manca de recerca, la tesi s'ha estructurat de la següent manera:En el capítol 1 s'ha fet una introducció sobre les causes de la contaminació per urani i s'han descrit alguns dels processos que controlen la seva mobilitat en diverses zones contaminades. A més, s'ha fet un recull d'algunes de les tècniques espectromètriques que s'utilitzen per estudiar l'especiació aquosa d'urani així com les fases minerals.En el capítol 2 s'enumeren els objectius de la tesi i en el capítol 3 es descriuen les tècniques utilitzades per analitzar urani, posant un èmfasi especial en el TRLFS.El capítol 4 s'ha estudiat l'efecte de la concentració de peròxid d'hidrogen en la dissolució oxidativa del UO2 a pH hiperalcalins, i s'han determinat les velocitats d'oxidació i dissolució. La disminució de la velocitat d'oxidació podria estar relacionada amb les propietats àcid-base del peròxid d'hidrogen (H2O2/HO2-). A més, s'ha estudiat l'efecte del peròxid d'hidrogen en la solubilitat del Na2U2O7 i en l'especiació del U(VI) en a pH 12. Els estudis espectroscòpics han mostrat que l'urani es complexa amb el peròxid, fet que ha permès explicar l'augment de la solubilitat del Na2U2O7 en presència de peròxid.En el capítol 5 s'ha estudiat el transport del U(VI) en diversos materials: ciment, formigó i morter. Els valors de Rd obtinguts indiquen una forta retenció de l'urani. S'han fet estudis de solubilitat d'urani en aigües equilibrades amb ciment i s'ha conclòs que el CaU2O7 podria ser la fase que controla la solubilitat. Per explicar els resultats obtinguts, s'ha proposat un model de sorció basat en el model de capa difosa.Finalment, el capítol 6 s'ha estudiat l'especiació de l'urani en els sediments de Flix per avaluar la seva mobilitat. Per fer-ho s'ha aplicat el mètode de l'extracció seqüencial BCR i s'ha fet un estudi espectroscòpic mitjançant l'Espectroscòpia de Fluorescència Làser Resolta en el Temps (TRLFS). Els resultats del BCR indiquen que l'urani es troba majoritàriament en fases minerals, i en els estudis de TRLFS s'ha els espectres indiquen que l'urani podria trobar-se lligat al fosfat.