Chapitre IV : CARACTERISTIQUES DES RADIONUCLEIDES
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
B. LES PRODUITS DE FISSION ET D'ACTIVATION 1) Le béryllium
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
U5] # Elément bivalent, dont les composés sont facilement hydrolysables.
Les hydroxydes, carbonates et phosphates sont insolubles dans l'eau faiblement acide.
COMPORTEMENT DANS LA BIOSPHERE
[151 • Le métal et ses composés sont très toxiques.
2) L'aluminium
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
[15] • Al est un matériau de gainage des barres d'uranium.
L'hydroxyde est très peu soluble.
3) Le chlore
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE [3°1 • II se présente sous la forme Cl" dans l'eau.
Il est peu lié aux sédiments.
[15] • Tous les chlorures simples sont solubles dans l'eau, à l'exception de ceux des métaux monovalents (Cu, Hg, Ag, Au, Tl, Pb) et Pt2+.
COMPORTEMENT DANS LA BIOSPHERE [30] • II est distribué dans le corps entier.
La concentration dans le lait est identique à celle du corps.
4) Le calcium
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
[15] • II donne Ca2+, dont les sels sont peu solubles.
COMPORTEMENT DANS LA BIOSPHERE
[15] • Constituant essentiel des os et des coquillages.
5) Le fer
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE [1] # 55pe^ 59pe ^ transfert simple en eau douce.
F e3 + et FePO4 sont solubles. FeOOH est solide.
[31] • En eau douce, 65 % du fer est associé aux particules en suspension. Une grande partie peut être solubilisée par les acides humiques.
Dans le sédiment, il se présente sous la forme d'oxyde.
COMPORTEMENT DANS LA BIOSPHERE
6) Le nickel
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
[31] • En eau douce, la proportion soluble est faible :
- 95 % associés aux fines particules en suspension,
- 5 % solubles ou associés aux matières organiques solubles.
[6] • La solubilité de Ni est limitée par la précipitation de NiCh- En condition oxique, il est associé au Fe(III) par sorption ou précipitation
[7] • Dans les eaux souterraines de Grande Ronde, à T = 25 °C, et au Eh = -0,3 V : - la forme solide : NiO,
- espèces dominantes en solution : NiCO3, Ni(CO3)2".
[6] • Pour une eau douce souterraine granitique : en conditions réductrices, l'espèce dominante (en solution) est N i2 + (limite de solubilité de Ni3S4 = 1.10"4),
en conditions oxydantes, l'espèce dominante (en solution) est Ni2 + (limite de solubilité deNiFe2O4^9.10-5).
• N i2 + est très moyennement adsorbé sur la calcite.
7) Le cobalt
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
[8] • Le cobalt est un métal de transition. Il peut prendre plusieurs valences, mais le Co II est f15] la forme la plus stable et la plus fréquente sous forme Co2 + qui montre une bonne stabilité et s'entoure de molécules d'eau. Le Co III existe également à l'état complexé ou d'hydroxyde précipité. La plupart des sels sont insolubles, sauf les chlorures et les nitrates. Grande affinité pour les groupements thiols S-H.
[66] # La solubilité du Co dépend du pH. En milieu oxydant, la forme dominante est Co2 +, l'oxyde précipite pour pH > 7,5.
[43] , Dans une eau granitique naturelle, Co est dissous.
[31] • En eau douce, la proportion soluble est faible :
- 95 % dans les sédiments (dont 10 % extractible),
- 5 % dans l'eau (dont 5 à 10 % solubles ou complexés aux acides humiques et le reste associé aux matières en suspension).
[41] • Les composés du Co sont fixés et adsorbés par les sols (parfois de façon très t15l énergétique). Co2 +est très fortement adsorbé sur la calcite.
COMPORTEMENT DANS LA BIOSPHERE
[15] « H est indispensable à la vie des plantes et joue un rôle important dans la nutrition animale. La vitamine B12 est un complexe de Co(III).
L'adsorption intestinale est fonction de la solubilité du sel et de la charge pondérale en Co.
[?] • II freine la décomposition de la chlorophylle à l'obscurité.
Il intervient dans de nombreux systèmes enzymatiques. En réagissant avec de nombreux groupements thiols des acides aminés des protéines et des coenzymes, le Co inactive des
8) Le sélénium
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
[10] # Du point de vue géologique, le Se est étroitement associé au soufre (mais il est moins [6] stable). Sa chimie ressemble à celle du soufre.
Plusieurs valences (-ÏÏ) (0) (+IV) et (+VI), dans les eaux naturelles.
Il existe un grand nombre de dérivés organiques (analogie avec dérivés soufrés).
A pH > 8, l'hydroxyde ferrique entraîne la précipitation du Se.
[6] • En conditions réductrices, précipitation des sélénides (à base de Fe, Cu et Pb). En [2] conditions oxydantes son comportement est plus complexe :
- milieu moyennement oxydant, sélénite SeO3~, - milieu très oxydant : SeO4~.
La mobilité du Se est contrôlée par les réactions de sorption, la sélénite s'adsorbe sur les minéraux (plus que les sélénates). On considère souvent que les phases minérales sont de bons éboueurs du Se en conditions oxydantes.
Pour une eau douce souterraine granitique : en conditions réductrices, l'espèce dominante (en solution ?) est HSe* (limite de solubilité de Fe3Se4 = 1.10"9),
en conditions oxydantes, il est très soluble et l'espèce dominante est SeO4".
[7] • Dans les eaux souterraines de Grande Ronde, à T = 25 °C, et au Eh = -0,3 V : - la forme solide : Se,
- espèce dominante en solution : HSe".
[9] • La distribution dans les sols est liée à la fois à la teneur en carbone, en fer et en alumine libre.
[30] # En eau douce Se(IV).
La quantité associée aux sédiments dépend de leur concentration en fer, manganèse et argiles.
COMPORTEMENT.DANS LA BIOSPHERE
< . *
[9] • II est fortement assimilé par les végétaux.
[67] Sa disponibilité pour les plantes est plus élevée dans les sols alcalins à neutres que dans les sols acides.
[$ • Le sélénium est un oligoélément essentiel en nutrition animale, toutefois à haute dose il est toxique (valeur seuil 750 p.g/jour). Pour une dose supérieure à 5000 [ig/jour, cela provoque la perte des cheveux, des ongles et de la peau.
9) Le rubidium
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
[H] • Les données concernant la mobilité et la chimie du Rb sont extrêmement limitées. La majeure partie des publications portent sur l'élément stable.
Comportement analogue au Cs.
[2] • En eau granitique profonde, Rb est dissous.
COMPORTEMENT DANS LA BIOSPHERE
HI] • Dans le corps des animaux — - • analogie avec K.
Toutes les cellules animales et végétales sont perméables aux ions Rb. Il est alors
10) Le strontium
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
1491 • Emetteur p pur.
[12] # H n'y a probablement pas de limite de solubilité pour le Sr.
[2] Dans une eau de circulation (roche hôte granitique, pH = 10) [3] - la forme solide : S1CO3 (strontionite),
[6] - espèce dissoute : S1CO3 (dépend de la température, de la concentration en carbonates, donc du pH).
Quand la concentration en CO32" augmente, la solubilité de Sr diminue (S1CO3 corps peu soluble).
M • En eau douce, prépondérance de la forme ionique simple, Sr2 +.
[401 L'adsorption est très faible quel que soit le type de particules considéré.
[40] • Le transport de Sr est probablement gouverné par la précipitation/dissolution de la strontionite et les échanges d'ion (avec Ca) à l'équilibre.
[5] • La sorption du Sr dépend :
- de la concentration en nucléides,
- de la composition de l'eau (force ionique, pH),
- de la composition minérale (surface d'échange d'ions).
[13] • La sorption (réversible) du ^Sr sur Fe(OH)3, A1(OH)3 dépend : - dupH,
- de la concentration en NH4+, - et de la température.
[H] • Sr possède une plus grande mobilité dans les sols acides ou riches en matières organiques.
En eau douce, environ 10 % sont associés aux particules en suspension COMPORTEMENT DANS LA BIOSPHERE
[l] • En milieu aquatique, le 90Sr se concentre peu dans les organismes de niveau trophique élevé (à quelques exceptions près). Cela dépend essentiellement du développement des tissus calcifiés et non des habitudes élémentaires.
Ml • Le ^Sr est retrouvé essentiellement dans le squelette.
[H] • On le retrouve plutôt dans les légumes feuilles et l'herbe que dans les fruits et céréales.
11) Le zirconium
COMPORTEMENT PHYSICO-CHIMIQUE
[2] • En conditions réductrices et oxydantes, Zr est très insoluble. Il se retrouve [6] essentiellement sous forme colloïdale ou particulaire (en eau douce, 95 % sont associés [7] aux colloïdes, aux acides organiques et aux particules en suspension).
[1] L'espèce dominante en solution : Zr(OH)s~.
[H]
[38] , Facteur de retard important par rapport à l'écoulement des eaux souterraines.