FR2948224A1 - Procede d'immobilisation de dechets nucleaires avec un biomateriau - Google Patents

Abstract

Procédé d'immobilisation de déchets nucléaires destinée comprenant : ▪ une étape de mélange au cours de laquelle des déchets nucléaires sont mélangés à une composition minérale et de l'eau, ▪ une étape de séchage au cours de laquelle le mélange obtenu lors de l'étape de mélange est séché de sorte à former une matrice d'immobilisation, remarquable en ce que la composition minérale est obtenue par un procédé de fabrication comprenant les étapes consistant à : ▪ préparer une base comprenant une quantité prédéterminée d'un matériau minéral synthétisé par au moins une partie de structure vivante choisie parmi le règne végétal, animal et/ou les micro-organismes ; et ▪ traiter ladite base de façon à la transformer en une matière inactivée et de texture prédéfinie.

Description

Procédé d'immobilisation de déchets nucléaires avec un biomatériau.

La présente invention concerne un procédé d'immobilisation de déchets nucléaire par une matrice à base d'une composition minérale obtenue par la préparation d'une base comprenant une quantité prédéterminée d'un matériau minéral synthétisé par au moins une partie de structure vivante choisie parmi le règne végétal, animal et/ou les micro-organismes. Un déchet radioactif ou nucléaire est une matière radioactive dont aucun usage n'est prévu et dont la dispersion dans l'environnement n'est pas autorisée. Les déchets radioactifs couvrent une grande diversité de substances qui se distinguent notamment par leur activité et leur période radioactive, mais également par leur état (solide, liquide, gazeux) et leur composition chimique. L'élimination des déchets, en particuliers les déchets d'origine nucléaires, est un problème environnemental majeur. Les déchets nucléaires (liquides ou solides) peuvent être contaminées en surface et en masse.

Les déchets de l'industrie nucléaire sont spécifiques, d'une part leur toxicité diminue avec le temps, et d'autre part leur diversité nécessite des méthodes de conditionnement adaptées aux volumes et à leur activité. Il existe de nombreuses méthodes pour conditionner les déchets de l'industrie nucléaire. Deux principaux modes de conditionnement sont utilisés pour les déchets nucléaires, le compactage ou le blocage. Le compactage est un mode de conditionnement primaire où les produits compactés doivent être conditionnés dans un colis.

Le blocage ou l'immobilisation des déchets est une technique couramment utilisée dans l'industrie nucléaire où un ciment sert à immobiliser des déchets nucléaires au sein de conteneurs ou comme matrice de conditionnement pour enrober les déchets nucléaires. Outre son utilisation pour bloquer des déchets solides massifs dans des conteneurs, la cimentation est également utilisée pour enrober des déchets en solution ou sous forme pulvérulente, par exemple des résidus d'évaporation, des boues de traitements chimiques ou encore des résines échangeuses d'ions. Quelque soit le niveau de contamination des déchets nucléaires, ils doivent être stockés dans des installations sûres pendant des périodes assez longue, par exemple plusieurs centaines d'année. Pendant la durée du stockage, il est nécessaire de garantir l'intégrité du colis de stockage, en particulier de l'emballage et du contenu composé du déchet et de la matrice. Ces colis des déchets obéissent à des critères stricts, en particulier en ce qui concerne la matrice. Le contenu doit être suffisamment stable et ne pas être sujet à une dissémination liée aux conditions du stockage. Le blocage par un ciment est un procédé à faible coût et de mise en oeuvre facile mais il n'est pas dénué d'inconvénient. Les interactions entre les constituants de certains déchets nucléaires et la matrice cimentaire peuvent conduire à un gonflement et une fissuration du colis, réduisant sa durabilité. La cimentation est la technique la plus utilisée pour les déchets solides. Les raisons principales de ce choix résident dans l'abondance des matières premières, la densité du matériau (protection biologique), la résistance mécanique, la bonne connaissance de son comportement à long terme, la robustesse du procédé et la simplicité de sa mise en oeuvre. Les déchets préalablement compactés ou en vrac sont généralement placés dans un panier, lui-même déposé dans un conteneur métallique ou en béton ; ils sont ensuite immobilisés par du ciment, chargé de limiter le risque de diffusion des radioéléments vers l'extérieur, et forment ainsi un enrobage hétérogène. Cependant, la cimentation ne permet pas de garantir la durabilité des colis pour certains déchets nucléaires chargés chimiquement (sulfates,..) ou réactifs ou contenant de la matière organique. En effet, le processus de cimentation est un processus exothermique qui risque de provoqué des réactions violente lors du mélange avec des déchets nucléaires réactifs.

De plus, le milieu cimentaire a un pH alcalin de l'ordre de 13 à 14 pouvant ne pas être compatible avec certain déchets nucléaires. Par ailleurs, le blocage des matériaux réactifs génère des gaz rendant impossible de garantir l'intégrité des colis sur des longues périodes, par exemple des périodes d'au moins 300 ans. Ainsi, un but de la présente invention est de proposer une autre solution qui permette d'immobiliser des déchets nucléaires ne présentant pas les inconvénients des solutions de l'art antérieur. L'invention propose ainsi un procédé d'immobilisation de déchets nucléaires destinée comprenant : ^ une étape de mélange au cours de laquelle des déchets nucléaires sont mélangés à une composition minérale et 30 de l'eau, ^ une étape de séchage au cours de laquelle le mélange obtenu lors de l'étape de mélange est séché de sorte à former une matrice d'immobilisation, où la composition minérale est obtenue par un procédé de fabrication comprenant les étapes consistant à : ^ préparer une base comprenant une quantité prédéterminée d'un matériau minéral synthétisé par au moins une partie de structure vivante choisie parmi le règne végétal, animal et/ou les micro-organismes ; et ^ traiter ladite base de façon à la transformer en une matière inactivée et de texture prédéfinie.

Avantageusement, le procédé d'immobilisation selon l'invention permet d'immobiliser des déchets nucléaires chargés chimiquement et/ou des déchets nucléaires métalliques réactifs et/ou des déchets nucléaires organiques qui ne peuvent pas être immobilisé par 15 cimentation classique.

Un procédé d'immobilisation selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles ci-dessous, considérées individuellement ou 20 selon toutes les combinaisons possibles : - la composition minérale est choisie de sorte à ce que, mélangée avec de l'eau, elle présente un pH compris entre 11 et 12 ;

25 - la composition minérale est choisie de sorte que la réaction entre ladite composition minérale et l'eau soit sensiblement athermique ;

- le rapport de la quantité massique de la composition 30 minérale et de la quantité massique d'eau est supérieur ou égal à 6/4 et inférieur ou égal à 85/15 ; - la composition minérale est choisie de sorte à ce que la matrice d'immobilisation présente une résistance aux contraintes de compression supérieure ou égale à 8 MPa ; - au cours de l'étape de mélange du sable est rajouté de sorte que le rapport de la quantité massique de la composition minérale et de la quantité massique de sable soit supérieur ou égal à 1,5 et inférieur ou égal à 10 ; - l'étape de mélange comprend : ^ une étape de prémélange au cours de laquelle la composition minérale et l'eau sont mélangées, ^ une étape de malaxage au cours de laquelle le mélange obtenu au cours de l'étape de prémélange est malaxé, 15 et ^ une étape d'injection au cours de laquelle le mélange malaxé est injecté dans un emballage contenant les déchets à immobiliser ;

20 l'étape de mélange comprend : ^ une étape de prémélange au cours de laquelle les déchets nucléaires, la composition minérale et l'eau sont mélangées, ^ une étape de malaxage au cours de laquelle le mélange 25 obtenu au cours de l'étape de prémélange est malaxé, et ^ une étape d'injection au cours de laquelle le mélange malaxé est injecté dans un emballage destiné à contenir les déchets nucléaires. 30 - la composition minérale comprend au moins 90 % en masse de carbonate de calcium ; - la quantité massique des déchets nucléaires dans la matrice d'immobilisation est supérieure ou égale à 10% et inférieure ou égale à 80%. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la 5 description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple. La présente invention se rapporte à un procédé d'immobilisation des déchets nucléaires chargés chimiquement ou réactifs ou contenant de la matière 10 organique et plus particulièrement ceux qui ne peuvent pas être bloqués par les liants hydrauliques. Avantageusement, le procédé selon l'invention permet de pouvoir réaliser l'encapsulation de ces déchets dans une matrice homogène et durable répondant à des critères 15 de stockage prédéfinis. Parmi les déchets nucléaires pouvant être bloqués par le procédé selon l'invention, on peut citer, sans que cela constitue une limitation les huiles, les résines, les résines échangeuses d'ions (REI), le graphite, le 20 magnésium, l'uranium, l'aluminium, le bitume, les boues, l'eau glycolée, les produits à base de borate et sulfate, les boues ou les concentrats contenant de la matière organique et leur mélanges. Selon un mode de réalisation de l'invention, le 25 procédé de d'immobilisation comprend: ^ une étape de mélange au cours de laquelle des déchets nucléaires sont mélangés à une composition minérale et de l'eau, ^ une étape de séchage au cours de laquelle le mélange 30 obtenu lors de l'étape de mélange est séché de sorte à former une matrice d'immobilisation.

Le mélange de la composition minérale et de l'eau permet à la composition minérale de réaliser un arrangement structurel conduisant à la création d'un réseau tridimensionnel. La réalisation de ce réseau conduit à une prise en masse de la composition minérale hydratée autour des déchets nucléaires qui, après un certain temps de séchage, permet l'obtention d'une masse compacte composée du déchet et d'une matrice d'immobilisation. La composition minérale utilisée dans la procédé selon 10 l'invention est obtenue par un procédé de fabrication comprenant les étapes consistant à : ^ préparer une base comprenant une quantité prédéterminée d'un matériau minéral synthétisé par au moins une partie de structure vivante choisie parmi le 15 règne végétal, animal et/ou les micro-organismes ; et ^ traiter ladite base de façon à la transformer en une matière inactivée et de texture prédéfinie.

Les documents FR9405013, FR9504830, FR9504831, 20 FR9504832 et WO95/29250 décrivent des exemples de compositions minérales pouvant être utilisées dans le procédé selon l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, la composition minérale utilisée dans le procédé selon 25 l'invention est une composition minérale obtenue par un procédé de fabrication comprenant les étapes consistant à : ^ préparer une base comprenant une quantité prédéterminée d'un matériau minéral synthétisé par au moins une partie de structure vivante choisie parmi le 30 règne végétal, animal et/ou les micro-organismes ; et ^ traiter ladite base de façon à la transformer en une matière inactivée et de texture prédéfinie.

Au sens de l'invention "structure vivante" minéralisatrice, minéralisée ou minéralisable, il faut comprendre toute structure cellulaire ou d'origine cellulaire, végétale, animale ou micro-organique, vivante et/ou résultant de la vie et/ou des composés d'origine biologique, cristallisés ou non, tels des enzymes, des hormones, des protéines, de l'ADN. Par "matière inactivée", il faut comprendre matière dénuée de toute activité biologique et/ou biominéralisatrice notamment de toute activité microbiologique pathogène. Au sens de l'invention le terme "minéral" doit être compris ici au sens large, à savoir comme incluant dans sa composition un minéral.

L'étape de préparation de la base peut comporter une phase consistant à cultiver la structure vivante précitée durant une période et dans un milieu tels qu'au moins une partie dite "biomasse minérale" dudit matériau est alors produite ou synthétisée par cette structure.

L'étape de traitement peut comprendre ensuite une phase d'inactivation de la structure vivante. Par inactivation, il faut comprendre obtention de matière inactivée, telle que définie ci-dessus, à partir de structure vivante telle que définie ci-dessus.

Une phase de malaxage peut être exécutée durant l'une des étapes du procédé de fabrication. De préférence, cette phase de malaxage est effectuée au moins en partie simultanément à une autre phase du procédé selon l'invention, par exemple durant l'inactivation ou encore après l'étape de mélange. Le procédé de fabrication peut être mis en oeuvre avec des microorganismes et/ou des cellules, d'origine végétale ou animale, seules, ou en association symbiotique ou autre, minéralisés, minéralisateurs ou minéralisables. La structure vivante précitée peut être un végétal et/ou animal ou partie d'un végétal et/ou animal telle que 5 cellule, tissu ou organe. On pourra avoir recours, dans le règne végétal, tout aussi bien à des végétaux supérieurs, dicotylédones, monocotylédones, qu'à des végétaux inférieurs thallophytiques ou microorganiques. 10 Selon les cas, la structure sélectionnée est cultivée in vivo, en terre, sur couche riche en matière organique, par hydroponie, en boîte de Pétri, dans un réacteur tel que fermenteur ou par élevage en batterie, sur pieds ou pisciculture, notamment. 15 La structure peut être cultivée dans un milieu nutritif approprié connu de l'homme de l'art tel que liquide de Knopli, solution d'Earle, Hanks, milieu dit "199", milieu de Sabouraud, milieu MEM-Eagle ou analogues. L'étape de préparation de la base peut comprendre une 20 phase consistant à récolter et/ou collecter la structure vivante précitée, et à l'incorporer à la base dans des proportions telles que cet apport constitue au moins une partie du matériau minéral requis. Le matériau minéral ainsi récolté et/ou collecté 25 pourra être de nature variée: carbonatée, siliceuse, saline, fluorée, barytée, carbonée, ferrugineuse, sous forme par exemple de dépôt, concrétionnement actuels et/ou fossiles. Il est alors incorporé à la base soit lors de l'étape de préparation, soit lors de l'étape de traitement. 30 Des roches sédimentaires fossiles et/ou autres telles que granite, basalte, pierre ponce ou autres peuvent entrer dans la composition de la matière finale.

Durant une phase possible du procédé de fabrication, au moins l'un parmi la biomasse, la base, le matériau et/ou la matière minérale précitée est fragmentée lors de l'étape de préparation, et/ou lors de l'étape de traitement.

La fragmentation précitée est au moins partiellement effectuée par dislocation à l'aide d'ultrasons et/ou de moyens physico-chimiques, tels qu'adjonction d'additifs, irradiation, traitement cryogénique et/ou thermique, broyage ou variation de pression.

L'une des phases du procédé peut consister à élaborer une suspension de la biomasse, de la base ou du matériau précités dans un liquide, de préférence aqueux pour pulvérisation ou application au pinceau par exemple. Ce liquide peut entrer dans la composition de l'un des milieux de culture précités. Il est possible d'incorporer lors d'une phase du procédé, au moins à l'un parmi le milieu de culture, la biomasse, le matériau, la base et la matière minérale, une substance colorante de nuance prédéterminée.

Une phase éventuelle de l'étape de préparation et/ou de traitement consiste à incorporer à l'un au moins parmi la biomasse, le milieu, le matériau, la base et la matière minérale, un agent de cohésion et/ou de texture. Cet agent de cohésion et/ou de texture est de préférence métallique tel que calcium, magnésium, silicium, baryum, sodium, fluor, aluminium, fer, manganèse, zinc, ou organique tel que collagène, muco-polysaccharide et/ou composé polycellulosique. Avantageusement, les proportions et la composition de l'agent de texture précité sont choisies pour que la matière finale présente une dureté et/ou élasticité prédéterminée.

Par ailleurs, le procédé de fabrication peut comprendre une phase de déshydratation totale ou partielle du ou des sels d'inactivation composant la base et/ou de la matière minérale précitées.

Cette phase de déshydratation peut être au moins partiellement effectuée par filtrage, centrifugation, traitement thermique et/ou cryogénique. Il est envisageable suivant le procédé de fabrication, que les phases d'inactivation, déshydratation et fragmentation, soient au moins partiellement effectuées simultanément. Durant l'une des phases ou étapes du procédé de fabrication, un additif par exemple moussant, fibreux, agglomérant, isolant, ignifuge ou analogues peut être incorporé à la base et/ou à la matière minérale précitée. La classification ci-après donne des exemples non limitatifs de structures aptes à être sélectionnées pour l'application de l'invention: a) Parmi les Dicotylédones:

- Les cellules de l'ordre des Daucales, famille des Araliacées, genre Hedera dont Hedera helix; - Les cellules de l'ordre des Arales, genre Rhaphidophora, espèce Syngonium podophyllum (Schott), "Albolineatum", espèces Syngonium auritum syn. Philodendron trifolium et espèce Syngonium hastifolium; - Les cellules de l'ordre des Solanales, famille des Bignoniacées, espèce Catalpa bignonioidées où il s'agit d'oxalate de calcium sous forme octaédrique, "en oursins", présents en abondance dans les cellules des pétioles, par exemple.

Toute cellule végétale, même celle qui serait peu symbiotique est susceptible, par le procédé que nous venons d'énoncer, d'être minéralisée et/ou surmrinéralisée si on la met en contact avec de tels microorganismes.

C'est ainsi le cas des cellules précitées, mais aussi de toutes les cellules végétales issues par exemple de broussailles sous forme de copeaux, de sciure, et qui par ceprocédé se pétrifient ou encore se transforment en pierre tuffeuse et/ou travertineuse. b) Parmi les Monocotylédones:

- Les cellules de l'ordre des Pandarales dont celles de la famille des Typhacées; - Les cellules de graminées dont celles des Lemnacées,

c) Parmi les Fougères:

Les épidermes chez Equisetum arvense (Prêle commune) sont le théâtre de productions minérales de silice souvent considérés comme des concrétions issues, de sécrétions membranaires épidermiques alors que s'y trouvent impliquées des bactéries en périphérie et/ou dans les cellules d'Equisetum arvense. Celles-ci expliquent les dépôts de silice intra et/ou extracellulaire. Le recouvrement siliceux de la pousse aérienne stérile de l'Equisetum arvense et les dépôts de silice opaline incrustant l'épiderme de ses différents organes aériens est lié à la présence et la participation symbiotique de bactéries. Il s'agit de bacilles de 0,4 à 0,7 microns de longueur et de 0,1 micron d'épaisseur. Ces bacilles minéralisateurs provoquent un empâtement externe progressif des cellules intéressées au fur et à mesure du développement des voiles bactériens. Ces voiles successifs provoquent un recouvrement siliceux homogène et stratifié.

d) Parmi les Algues: Des masses biominérales résultant de la multiplication et de l'accumulation de frustules d'algues de façon naturelle ou industrielle sont applicables à l'invention. On citera par exemple: - Les Rhodophycées avec principalement les Némalionales, les Solénoporacées et les Corallinacées (comportant les Lithothamnium, les Mélobésiées; - Les Chlorophycées avec les Siphonales (comportant les Codiacées dont Halimeda) et les Dacycladales (comportant 15 les dacycladacées dont Acétabularia); - Les Charophycées avec les characées dont Cladophora et Vaucheria; - Les Schizophycées avec les Porostromata et les Spongiostroma dont Rivularia, Oscillatoria, Phormidium, 20 Chroococcus et Gleocapsa sont aptes à être sélectionnés.

e) Des Lichens:

La masse biominérale peut aussi résulter de la culture 25 d'une association végétale tripartite de type lichénique. Les Lichens sont des associations végétales composites. L'association dite à bénéfice réciproque se compose d'un champignon, d'une algue et de bactéries minéralisantes semblables à celles dont nous avons fait état plus haut. 30 Ces bactéries contribuent à des incrustations minérales complexes et pigmentées au sein du mycélium. L'existence de dépôts d'acides lichéniques sous forme de cristaux extracellulaires et hydrophobes dû à la minéralisation des lichens par lesdites bactéries symbiotes. Les bactéries symbiotes se distinguent des cyanobactéries parfois citées par leur petite taille et l'absence de pigment.

La structure vivante peut donc être tout simplement les cellules d'un végétal ainsi physiologiquement équipé.

f) Parmi les Champignons: La structure d'origine végétale peut être un végétal inférieur choisi parmi les champignons et leurs spores.

g)-Parmi les microorganismes: La structure vivante peut être un micro-organisme tel que virus ou bactérie dont bacillus mégathérium, pseudomonas fluorescens, pseudomonas maltophilia, pseudomonas putida, buttauxiella agrestis, rhodococcus, serratia marescens. On peut envisager l'emploi d'un virus en tant que structure vivante. La structure vivante peut aussi être un animal, ou partie d'animal telle que cellule, tissu et/ou organe, choisi parmi les protozoaires ou les métazoaires invertébrés tels les spongiaires, les lamellibranches et les échinodermes ou encore parmi les vertébrés.

Une ou plusieurs structures vivantes compatibles, symbiotiques ou coopérantes peuvent être cultivées au sein d'un même milieu, qu'elles soient d'origine végétale, animale et/ou micro-organique. La première étape de préparation a pour but d'obtenir une base minérale, c'est-à-dire un produit intermédiaire. De préférence, l'étape de préparation de la base comporte une phase consistant à cultiver la structure vivante précitée durant une période et dans un milieu tels qu'au moins une partie dite "biomasse minérale" dudit matériau est alors produite ou synthétisée par cette structure.

La seconde étape consiste à traiter ladite base après sa surminéralisation de façon à la transformer en une matière minérale désactivée ou inactivée et de texture prédéfinie. A titre d'exemple, l'une ou plusieurs des correspondances entre les structures vivantes et les minéraux et/ou les roches ci-après, peuvent être sélectionnés: Cellules de Hedera helix correspondent à Oxalate de calcium/ Calcaire Cellules de Ficus élastica correspondent à Carbonate de calcium/ Calcaire Cellules d'Equisetum correspondent à Silice / Opaline / Bois silicifié / Grès Cellules de Graminées correspondent à Silice / Opaline / 20 Bois silicifié / Grès Cellules de Typhacées correspondent à Silice / Opaline / Bois silicifié / Grès Champignon Ascomycète correspond à Dipicolinate de calcium/ Calcaire Cellules de Pectascinacées correspondent à 25 Carbonate de calcium/ Calcaire Algue Phéophysée correspond à Silice / Diatomite / Algue Rhodophycée correspond à Carbonate de calcium / Calcaire / Travertin Algue Chlorophycée correspond à Carbonate de calcium / 30 Calcaire / Travertin Algue Cyanophycée correspond à Carbonate de calcium / Calcaire / Travertin Mollusque Lamellibranche correspond à Carbonate de calcium / Calcaire / Grès coquilliers

La production de biomasse obéit aux lois usuelles de la croissance des structures vivantes: il n'est pas nécessaire de décrire ici la phase de culture avec précision. L'homme de l'art saura déterminer en fonction de la structure vivante à faire croître, quelle méthode de culture et quel milieu pourront être utilisés avec le plus de succès. Ainsi, il est possible selon le type de structure sélectionné, de recourir à l'un des procédés élaborés tels que la culture in vivo, en terre, sur couche riche en matière organique, par hydroponie, en boîte de Pétri, dans un réacteur tel que fermenteur ou par élevage en batterie, sur pieds ou pisciculture, notamment. Dans le cas des plantes conservant leur intégrité, les méthodes conventionnelles de culture sont de préférence 20 employées (en terre, en serre, hydroponie, etc). Lorsque la structure vivante précitée est une partie d'un végétal telle que cellule, tissu ou organe, la structure vivante peut avoir pour origine une plante dite supérieure, monocotylédone, comme les Lentilles d'eau ou 25 dicotylédone et notamment parmi les Daucales, les Lianes, les Bignoniacées, les Morées, les Comrnacées, les Cactacées.

Pour ce type de structure qui, par exemple produit une 30 matière tuffeuse et/ou travertineuse, il est possible d'utiliser le milieu de culture suivant: Eau distillée 1 000 grammes Nitrate de calcium 0,71 Nitrate de potassium 0,568 Sulfate de magnésium 0,284 Phosphate d'ammonium 0,142 Chlorure ferrique 0,112 Iodure de potassium 0,0028 Acide borique 0,0005 Sulfate de Zinc 0,0005 Sulfate de manganèse 0,0005 Par ailleurs, la structure d'origine végétale peut être une algue et notamment Rhodophycée, Chlorophycée, Charophycée, Schyzophycée, Cyanophycée, Pheophycée et/ou encore un Protophyte, et alors d'autres milieux sont envisageables.

Il en va de même si la structure vivante est un animal, ou partie d'animal telle que cellule, tissu et/ou organe, et notamment un protozoaire à test arénacé, carbonaté, siliceux ou chitineux, des mesoglées de spongiaires aux spicules calcaires ou siliceux, des cellules de coralliaires, des cellules épidermiques de coquillages, ou encore des cellules à l'origine de structures osseuses chez les vertébrés. Les biomasses minérales pourront être obtenues par culture in- vitro des cellules tissu et/ou organe impliqués dans les biosynthèses minérales du règne animal. Il est possible de recourir par exemple à des productions coralliaires actuelles et/ou fossiles pour réaliser des calcaires spécifiques. Les micro-organismes sont également cultivables de façon abondante dans des fermenteurs industriels du commerce, et notamment des ultrafermenteurs à filtrage tangentiel, qui permettent d'obtenir une production en continu.

Une ou plusieurs structures vivantes compatibles peuvent être cultivées au sein d'un même milieu, éventuellement avec au moins une autre structure compatible d'origine végétale, animale et/ou microorganique.

La seconde étape consiste à traiter ladite base après sa surminéralisation de façon à la transformer en une matière minérale inactivée et de texture prédéfinie. En cas de production de biomasse à partir d'une structure vivante, l'étape du traitement comprend alors une phase d'inactivation de la structure vivante. Cette phase d'inactivation peut être effectuée par adjonction d'au moins un sel, tel que par exemple oxyde de magnésium, sulfate de magnésium, chlorure de calcium, chlorure de baryum sous forme anhydre de préférence.

La biomasse est stabilisée, c'est-à-dire inactivée de façon que tout développement cellulaire soit interrompu. Un tel résultat peut être obtenu par ajout dans des proportions convenables, de l'un ou plusieurs des sels ci-dessus, ou de substances ayant des effets analogues sur la structure vivante retenue. Dans le cas de l'utilisation de ces composés, les proportions (en unité de masse) respectives de 1 partie de sulfate de magnésium, 0,5 partie de chlorure de calcium, 0,5 partie de chlorure de baryum, 2 parties d'oxyde de magnésium de préférence anhydres, sont acceptables. Toutefois, ces proportions peuvent varier, notamment dans une gamme de 20% à 50%. D'autres méthodes d'inactivation peuvent être employées, seules ou en complément, dont l'utilisation de composés chimiques dont notamment des fluosilicates ou encore l'irradiation et l'élévation à haute température. Une phase de malaxage peut être exécutée durant l'une des étapes du procédé de fabrication. De préférence, cette phase de malaxage est effectuée au moins en partie simultanément à une autre phase du procédé, et notamment lors de l'inactivation. On peut recourir à deux phases d'inactivation: l'une lors de l'élaboration du produit, l'autre lors de l'emploi, par exemple lors de l'état de mélange du procédé selon l'invention. L'inactivation totale des structures vivantes de la base se réalise alors par malaxage de la biomasse et des sels cités, avec un apport d'eau en quantité égale, pour garantir un bon mélange de ceux-ci. A titre d'exemple, on peut ajouter la base aux sels cités dans des proportions allant de 0,5 de base pour 1 de sels à 4 de base pour 1 de sels.

L'un avantages du procédé de fabrication consiste en ce que l'étape de préparation de la base peut comporter une phase consistant à récolter ou collecter soit la structure vivante précitée soit du matériau minéral sédimentaire, et à l'incorporer à la base dans des proportions telles que cet apport constitue au moins une partie du matériau minéral requis. Il est possible de collecter le matériau minéral sous forme par exemple de dépôt, concrétionnement actuel et/ou fossile, et de l'incorporer à la base soit lors de l'étape de préparation, soit lors de l'étape de traitement. Par ailleurs, la structure vivante est choisie pour que sa matière minérale associée contienne au moins un constituant minéralogique carbonaté, siliceux, séléniteux ou analogues. De nombreuses autres sources nouvelles de minéral sont utilisables conformémment à l'invention. Le débrousaillage ou d'autres opérations agricoles (récoltes dont fenaison, moisson, vendanges et autres) génèrent d'importantes quantités de produits minéralisés ou minéralisables ou minéralisateurs et aptes à une sur-minéralisation (foin, paille, chaume etc...). Certaines opérations industrielles génèrent des déchets d'origine végétale, telle la sciure, pouvant être minéralisés. On cite les cellules des plantes relativement rigides et particulièrement celles des Lianes comme par exemple Syngonium podophyllum, Syngonium auritum syn. Philodendron trifolium et Syngonium hastifolium. Des Lierres, des Figuiers, constituent une source potentielle de substrats minéraux. Il en va de même pour les dépôts côtiers d'algues marines tels que le Maerl. Durant une phase possible du procédé de fabrication, au moins l'un parmi la biomasse, la base, le matériau et/ou la matière minérale précitée est fragmenté lors de l'étape de préparation, et éventuellement lors de l'étape de traitement inactivant. Par exemple si lors de la culture d'une structure vivante on obtient des empilements minéraux et/ou stratifiés, qu'on peut éventuellement morceler pour leur emploi au sein de la base. De-même, si une partie ou la totalité du matériau minéral est constitué par des fossiles ou déchets solides, comme expliqué plus haut, les blocs en masses collectés pourront être broyés ou fragmentés. La phase de fragmentation est effectuée jusqu'à obtention d'une texture ou malléabilité déterminée. Autrement dit, la fragmentation a pour but d'obtenir une matière plus ou moins meuble, et de préférence avec une granulométrie donnée. La fragmentation précitée est au moins partiellement effectuée par dislocation à l'aide d'ultrasons et/ou de moyens physico-chimiques, tels qu'adjontion d'additifs, traitement cryogenique et/ou thermique, broyage ou variation de pression.

Dans ce cas, l'une des phases du procédé de fabrication peut consister à élaborer une suspension de la biomasse ou du matériau fragmentés précités dans un liquide, de préférence aqueux. Il est possible d'incorporer lors d'une phase du procédé, au moins à l'un parmi le milieu de culture, la biomasse, le matériau, la base et la matière minérale. Cette substance est éventuellement un élément de la biomasse. Une étape de préparation et/ou de traitement peut consister à incorporer à l'un au moins parmi la biomasse, le milieu, le matériau, la base et la matière minérale, un agent de cohésion ou texture. Cet agent est de préférence un liant notamment métallique tel que calcium, magnésium, silicium, baryum, sodium, fluor, aluminium, fer, manganèse, zinc, ou organique tel que collagène, muco-polysaccharide et composé poly-cellulosique. On comprend déjà que cet agent fait éventuellement office de composé d'inactivation, dans le cas d'une base comportant une structure vivante, cultivée ou collectée.

Avantageusement, les proportions et la composition de l'agent de cohésion et/ou de texture précité sont choisies pour que la matière finale présente une dureté ou élasticité prédéterminée. Durant l'une des phases ou étapes du procédé, un additif par exemple moussant, fibreux, agglomérant, isolant, ignifuge ou analogues peut être incorporé à la base et/ou à la matière minérale précitée. Par ailleurs, le procédé peut comprendre une phase de déshydratation au moins partielle d'un ou plusieurs composants de la base et/ou de la matière minérale précitée.

Cette phase de déshydratation peut être au moins partiellement effectuée par filtrage, irradiation, centrifugation, traitement thermique et/ou cryogénique. Il est envisageable suivant le procédé, que les phases d'inactivation, déshydratation et fragmentation, soient au moins partiellement effectuées simultanément. Selon un mode de réalisation de l'invention, la composition minérale comprend au moins 90% de calcaire. La composition minérale selon l'invention peut se présenter sous forme de solide divisé qui après incorporation d'une quantité pré-determiné d'eau et une étape de malaxage intime conduit à une pâte dénommée Mix pétrifiant. La viscosité de la pâte Mix est ajustable en ajustant les proportions de composition minérale et d'eau. La réalisation de la matrice de blocage est possible après malaxage intime de la composition minérale et de l'eau à température ambiante. La fluidité du mélange, les propriétés mécaniques et le temps de prise dépendent de la teneur en eau. Elle est adaptable à la nature du matériau et permet de bloquer des déchets nucléaires. Le séchage de la pâte Mix conduit à une matrice homogène dont les caractéristiques mécaniques et chimiques sont compatibles avec le stockage des déchets nucléaires.

Par exemple, les propriétés mécaniques de la matrice d'immobilisation sont : ^ un contrainte de compression supérieure ou égale à 8 MPa, typiquement 25 MPa après 30 jours ; et/ou ^ une absence de dégagement gazeux ni ressuage même sous charge ; et/ou ^ un retrait dimensionnel équivalent aux matrices cimentaires ; et/ou ^ une bonne tenue au rayonnement ; et/ou ^ pas de modification de la tenue à la compression après une irradiation de 1300 kGy.

Selon un mode de réalisation de l'invention l'étape de 5 mélange comprend : ^ une étape de prémélange au cours de laquelle la composition minérale et l'eau sont mélangées, ^ une étape de malaxage au cours de laquelle le mélange obtenu au cours de l'étape de prémélange est malaxé, 10 et ^ une étape d'injection au cours de laquelle le mélange malaxé est injecté dans un emballage contenant les déchets à immobiliser.

15 Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape de mélange comprend : ^ une étape de prémélange au cours de laquelle les déchets nucléaires, la composition minérale et l'eau sont mélangées, 20 ^ une étape de malaxage au cours de laquelle le mélange obtenu au cours de l'étape de prémélange est malaxé, et ^ une étape d'injection au cours de laquelle le mélange malaxé est injecté dans un emballage 25 destiné à contenir les déchets nucléaires.

L'invention ne se limite pas à aux modes de réalisations décrits et doit être interprétée de façon non limitative, et englobant tout mode de réalisation 30 équivalent.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'immobilisation de déchets nucléaires destinée comprenant : ^ une étape de mélange au cours de laquelle des déchets nucléaires sont mélangés à une composition minérale et de l'eau, ^ une étape de séchage au cours de laquelle le mélange obtenu lors de l'étape de mélange est séché de sorte à former une matrice d'immobilisation, caractérisé en ce que la composition minérale est obtenue par un procédé de fabrication comprenant les étapes 15 consistant à : ^ préparer une base comprenant une quantité prédéterminée d'un matériau minéral synthétisé par au moins une partie de structure vivante choisie parmi le règne végétal, animal et/ou les micro-organismes ; et 20 ^ traiter ladite base de façon à la transformer en une matière inactivée et de texture prédéfinie.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la composition minérale est choisie de sorte à ce que, 25 mélangée avec de l'eau, elle présente un pH compris entre 11 et 12.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la composition minérale est choisie de sorte que la 30 réaction entre ladite composition minérale et l'eau soit sensiblement athermique.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport de la quantité massiquede la composition minérale et de la quantité massique d'eau est supérieur ou égal à 6/4 et inférieur ou égal à 85/15.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition minérale est choisie de sorte à ce que la matrice d'immobilisation présente une résistance aux contraintes de compression supérieure ou égale à 8 MPa.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape de mélange du sable est rajouté de sorte que le rapport de la quantité massique de la composition minérale et de la quantité massique de sable soit supérieur ou égal à 1,5 et inférieur ou égal à 10.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape de mélange comprend : ^ une étape de prémélange au cours de laquelle la composition minérale et l'eau sont mélangées, ^ une étape de malaxage au cours de laquelle le mélange obtenu au cours de l'étape de prémélange est malaxé, et ^ une étape d'injection au cours de laquelle le mélange 25 malaxé est injecté dans un emballage contenant les déchets à immobiliser.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'étape de mélange comprend : 30 ^ une étape de prémélange au cours de laquelle les déchets nucléaires, la composition minérale et l'eau sont mélangées,^ une étape de malaxage au cours de laquelle le mélange obtenu au cours de l'étape de prémélange est malaxé, et ^ une étape d'injection au cours de laquelle le mélange 5 malaxé est injecté dans un emballage destiné à contenir les déchets nucléaires.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition minérale comprend 10 au moins 90 % en masse de carbonate de calcium.
10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la quantité massique des déchets nucléaires dans la matrice d'immobilisation est supérieure 15 ou égale à 10% et inférieure ou égale à 80%.