Sorption-desorption of rare-earth elements onto smectites and secondary minerals
- Autores: Evgeny Galunin
- Directores de la Tesis: María Dolores Alba Carranza (dir. tes.), Miquel Vidal Espinar (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Gemma Rauret Dalmau (presid.), Mercè Granados Juan (secret.), Julio Astudillo Pastor (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La generación de electricidad por las centrales nucleares genera un gran volumen de residuos radiactivos de alta actividad (RRAA), provocando gran preocupación y compromiso por parte de la comunidad científica. En las últimas décadas se ha avanzado mucho en el problema de gestión de los RRAA, pero éste aún no está definitivamente resuelto y son pocos los estudios referidos a la evaluación de la capacidad de retención y la interacción entre residuos radiactivos y las arcillas de la barrera de ingeniería en almacenamientos geológicos profundos, así como el efecto de la degradación del contenedor metálico y la barrera de cemento. Por tanto, los objetivos que se han marcado en esta Tesis Doctoral son: 1) Evaluación de la capacidad de sorción de los lantánidos (La, Lu, que son análogos químicos de los actínidos) por esmectitas, en condiciones que simulan los del almacenamiento de residuos radiactivos, incluido el efecto de la presencia de Fe (0) y lixiviados de Ca, y 2) Evaluación de la capacidad de inmovilización de las fases disilicato de cationes de elementos de tierras raras (RE=Sc, Lu, Y) que se podrían formar en la barrera de arcilla. Para ello, se han elegido como material de partida un conjunto de arcillas naturales que abarcan un gran intervalo de carga laminar total, ocupación en la capa octaédrica y tipos de sustituciones isomórficas y se han sintetizado, mediante el método sol-gel, todos los polimorfos de disilicatos de Y, Lu y Sc. Las arcillas se han sometido a procesos de sorción/desorción de La y/o Lu en medio agua, calcio y hierro y los disilicatos a procesos de lixiviación en un intervalo de pH desde ácido a básico. Las disoluciones obtenidas tras experimentos de sorción/desorción en batch se han analizado mediante análisis químico por ICP-OES e ICP-MS, y los restos sólidos mediante Difracción de Rayos-X, Resonancia Magnética Nuclear de Sólido y Microscopía Electrónica de Barrido. Los datos de sorción de lantánidos en esmectitas se ajustaron satisfactoriamente, por primera vez, a las ecuaciones de Langmuir modificadas a dos sitios de sorción o a contemplar la sorción competitiva de dos solutos. Las principales conclusiones respecto al primer objetivo específico de este trabajo son que la concentración inicial de lantánidos y la composición química del medio de sorción afecta la sorción de lantánidos más que el tipo de esmectita o el lantánido; además, el comportamiento de sorción de lantánidos en las mezclas sigue un patrón similar al observado en una solución única, aunque el efecto competitivo se observó al aumentar la concentración inicial de lantánidos en la solución de contacto y saturarse los sitios de sorción de alta afinidad. La presencia de hierro en el medio de sorción provoca una disminución en la sorción y un aumento de la reversibilidad de la sorción de lantánidos por las esmectitas al aumentar la concentración inicial de lantánidos. Sin embargo, la incubación de las esmectitas en presencia de Fe (0) origina fases cristalinas de Fe2O3 que podría incrementar ligeramente el número de sitios de alta afinidad de las muestras. En cuanto al segundo objetivo específico de este trabajo, los estudios llevados a cabo muestran que a pH básico todos los disilicatos son estables y sólo a pH extremadamente ácido se detecta cierta solubilidad de los mismos, que es inversamente proporcional al tamaño del catión de REE y a la temperatura de transición polimórfica.
