Une nouvelle étude a révélé comment de minuscules différences dans les atomes de bore peuvent aider les scientifiques à mieux prédire le comportement à long terme du verre utilisé pour stocker les déchets dangereux. Les résultats, publiés dans Processus environnementaux et biogéochimiquespourrait améliorer les prévisions sur la façon dont les matières radioactives sont libérées du stockage sur des milliers d’années.
Le verre est souvent utilisé pour immobiliser les contaminants tels que les radionucléides et les métaux lourds, les enfermant en toute sécurité à l'intérieur d'une structure stable. Cependant, lorsque les eaux souterraines s’infiltrent dans les décharges, le verre peut se dissoudre progressivement. Comprendre ce processus est crucial pour garantir la sécurité des stockages géologiques de déchets.
Des chercheurs de l'Université de Pékin, de l'Université de Cambridge et d'institutions partenaires ont utilisé les « empreintes digitales » des isotopes du bore pour retracer la manière dont le bore se déplace dans le verre en dissolution.
En comparant deux types de verre borosilicaté, l'un contenant du magnésium et l'autre sans, l'équipe a découvert que la diffusion des atomes de bore dépend fortement de la composition du verre et de la durée d'exposition à l'eau.
Lors d'expériences en laboratoire, les verres ont été placés dans de l'eau pure à 90 degrés Celsius pendant 112 jours maximum. Les mesures des isotopes du bore ont montré qu'au début, le bore était libéré uniformément de la surface du verre. Cependant, au fil du temps, la diffusion à travers une couche superficielle altérée est devenue un mécanisme clé contrôlant la libération.
Dans le verre contenant du magnésium, la formation de minéraux secondaires ralentit la dissolution, créant une couche protectrice dense. En revanche, le verre sans magnésium a développé une couche superficielle offrant peu de protection, permettant au bore de continuer à se diffuser.
« Les isotopes du bore fournissent un traceur sensible et direct de la façon dont les déchets de verre interagissent avec l'eau », a déclaré l'auteur principal Thomas L. Goût.
« Ils aident à révéler quand le verre se dissout uniformément et quand le processus est contrôlé par diffusion à travers une couche superficielle transformée. »
La recherche propose une nouvelle approche pour surveiller et modéliser la corrosion du verre dans la gestion des déchets environnementaux et nucléaires. En identifiant comment les signatures isotopiques changent à mesure que le verre vieillit, les scientifiques peuvent mieux estimer la libération à long terme de contaminants dans les systèmes d'eaux souterraines.
Cette étude démontre que les techniques basées sur les isotopes peuvent fournir des informations détaillées sur les réactions complexes se produisant au sein des déchets. Ces connaissances sont essentielles pour concevoir des stratégies de stockage plus sûres des déchets nucléaires et industriels au cours des siècles à venir.
