Radwaste Treatment

Radwaste Treatment Applications

L'ion ammonium se forme lorsque le pH est inférieur à 9 (de préférence inférieur à 8). L'ammonium est un cation monovalent. Les résines cationiques telles que CG8 et CG10 ont une sélectivité modeste pour l'ion ammonium par rapport au sodium mais une sélectivité médiocre par rapport aux ions de dureté tels que le calcium et le magnésium. SIR-600 a une sélectivité très élevée pour l'ammonium mais une capacité assez faible et nécessite une dose de sel assez importante (généralement au moins 30 lb de NaCl par pied cube).

L'antimoine est un élément chimique de symbole Sb (du latin : stibium) et de numéro atomique 51. Métalloïde gris lustré, on le trouve dans la nature principalement sous forme de stibine minérale sulfurée (Sb2S3). Les composés d'antimoine sont connus depuis l'Antiquité et ont été réduits en poudre pour être utilisés comme médicaments et cosmétiques, souvent connus sous le nom arabe de khôl. L'antimoine métallique était également connu, mais il a été identifié à tort comme du plomb lors de sa découverte. En Occident, il a été isolé pour la première fois par Vannoccio Biringuccio et décrit en 1540. Pendant un certain temps, la Chine a été le plus grand producteur d'antimoine et de ses composés, la majeure partie de la production provenant de la mine Xikuangshan dans le Hunan. Les méthodes industrielles d'affinage de l'antimoine sont le grillage et la réduction au charbon ou la réduction directe de la stibine au fer. L'antimoine pur est un métal mou et cassant. L'antimoine forme des composés similaires à son élément frère l'arsenic et se trouve le plus souvent dans son état d'oxydation +3. Les plus grandes applications de l'antimoine métallique sont un alliage avec du plomb et de l'étain et les plaques de plomb-antimoine dans les batteries plomb-acide. Les alliages de plomb et d'étain avec de l'antimoine ont des propriétés améliorées pour les soudures, les balles et les paliers lisses. Il est également utilisé comme composant dans les ignifugeants et dans certaines synthèses chimiques organiques. Les hybrides d'anions à base forte à base de fer sont efficaces pour éliminer l'antimoine des eaux borées trouvées dans les centrales nucléaires.

L'iode radioactif est un isotope artificiel dont les propriétés sont similaires à celles des autres isotopes de l'iode. L'iode radioactif est présent dans l'eau sous forme d'iodure. En tant qu'ion trace, il peut être éliminé par divers types de résines anioniques fortement basiques, favorisant les amines supérieures. L'argent et les milieux imprégnés d'argent montrent une affinité accrue pour les iodures.

L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un métal blanc argenté de la série des actinides du tableau périodique. Un atome d'uranium a 92 protons et 92 électrons, dont 6 sont des électrons de valence. L'uranium est faiblement radioactif car tous ses isotopes sont instables (avec des demi-vies des six isotopes naturellement connus, de l'uranium-233 à l'uranium-238, variant entre 69 ans et 4,5 milliards d'années). Les isotopes les plus courants dans l'uranium naturel sont l'uranium-238 (qui a 146 neutrons et représente plus de 99%) et l'uranium-235 (qui a 143 neutrons). L'uranium a le poids atomique le plus élevé des éléments primordiaux. Sa densité est d'environ 70 % supérieure à celle du plomb, et légèrement inférieure à celle de l'or ou du tungstène. Il se produit naturellement à de faibles concentrations de quelques parties par million dans le sol, la roche et l'eau, et est extrait commercialement à partir de minéraux uranifères tels que l'uraninite. Dans la nature, l'uranium se trouve sous forme d'uranium-238 (99,2739-99,2752%), d'uranium-235 (0,7198-0,7202%), et une très petite quantité d'uranium-234 (0,0050-0,0059%). Bien que l'U238 soit presque stable, l'U235 est significativement radioactif et également fissile (peut favoriser les réactions en chaîne). L'uranium se désintègre lentement en émettant une particule alpha. La demi-vie de l'uranium-238 est d'environ 4,47 milliards d'années et celle de l'uranium-235 est de 704 millions d'années, ce qui les rend utiles pour dater l'âge de la Terre. L'uranium dans les eaux potables est facilement éliminé par une variété de résines anioniques fortement basiques. Bien que les résines anioniques soient considérées comme la meilleure technologie disponible pour les petits systèmes, leur utilisation est compliquée par les limitations de l'élimination des déchets contenant des résidus d'uranium. L'uranium peut être extrait des déchets miniers acides par une variété de résines cationiques acides fortes.

Les niveaux de silice doivent être maintenus à des niveaux très bas dans le cycle nucléaire. La plupart des méthodes d'élimination éliminent également le bore, qui est utilisé dans le système comme modérateur. Des formes spéciales de résine échangeuse d'ions borée élimineront sélectivement la silice dans ces environnements et maintiendront le niveau de bore souhaité.

Le développement de l'énergie nucléaire a laissé un héritage de contamination des eaux souterraines à certains endroits, notamment la présence de certains métaux lourds et de chromate.

Le césium ou césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55. Il s'agit d'un métal alcalin doux, argenté et doré, avec un point de fusion de 28,5 °C (83,3 °F), ce qui en fait l'un des cinq métaux élémentaires liquides à ou près de la température ambiante. Le césium a des propriétés physiques et chimiques similaires à celles du rubidium et du potassium. C'est l'élément le moins électronégatif. Il n'a qu'un seul isotope stable, le césium-133. Le césium est extrait principalement de la pollucite, tandis que les radio-isotopes, en particulier le césium 137, un produit de fission, sont extraits des déchets produits par les réacteurs nucléaires. Le chimiste allemand Robert Bunsen et le physicien Gustav Kirchhoff ont découvert le césium en 1860 par la nouvelle méthode de spectroscopie de flamme. Les premières applications à petite échelle du césium étaient en tant que "getter" dans des tubes à vide et dans des cellules photoélectriques. En 1967, agissant sur la preuve d'Einstein que la vitesse de la lumière est la dimension la plus constante de l'univers, le Système international d'unités a utilisé deux nombres d'ondes spécifiques à partir d'un spectre d'émission de césium-133 pour co-définir la seconde et le mètre. Depuis lors, le césium a été largement utilisé dans les horloges atomiques de haute précision. Le césium métallique est très réactif dans l'air et surtout dans l'eau, réagissant de manière explosive, même à des températures aussi basses que −116 °C (−177 °F). Le césium forme exclusivement un cation monovalent. Presque tous les sels de césium sont facilement solubles dans l'eau. Le SIR-600 a une sélectivité extrêmement élevée pour le césium. Le césium est capté par tamisage moléculaire et en échange. Des résines cationiques sous forme d'hydrogène telles que CG8-H peuvent également être utilisées, mais leur capacité à éliminer le césium est limitée par d'autres ions en solution. En général, lors de l'utilisation de résines de type SAC pour éliminer le césium, il est nécessaire d'éliminer tous les autres cations avec le césium.

Le pertechnétate, Tc-99, est un composé technique utilisé dans certaines applications pharmaceutiques de radio-isotopes.

Le radium est un élément chimique de symbole Ra et de numéro atomique 88. C'est le sixième élément du groupe 2 du tableau périodique, également connu sous le nom de métaux alcalino-terreux. Le radium pur est d'un blanc argenté, mais il se combine facilement avec l'azote (plutôt que l'oxygène) lorsqu'il est exposé à l'air, formant une couche superficielle noire de nitrure de radium (Ra3N2). Tous les isotopes du radium sont hautement radioactifs, l'isotope le plus stable étant le radium-226, qui a une demi-vie de 1600 ans et se désintègre en gaz radon (en particulier l'isotope radon-222). Lorsque le radium se désintègre, le rayonnement ionisant est un produit qui peut exciter les produits chimiques fluorescents et provoquer une radioluminescence. Le radium est le produit de filiation de la désintégration de l'uranium et est le métal alcalino-terreux le plus lourd. Il a été découvert sous forme de chlorure de radium par Marie et Pierre Curie en 1898. Ils ont extrait le composé du radium de l'uraninite et ont publié la découverte à l'Académie française des sciences cinq jours plus tard. Le radium a été isolé à l'état métallique par Marie Curie et André-Louis Debierne par électrolyse du chlorure de radium en 1911. Il a la propriété de luminescence et était autrefois utilisé pour faire briller les cadrans des montres dans le noir ainsi que pour divers produits de charlatan. Le radium forme un cation divalent dans l'eau et peut être éliminé par des résines adoucissantes, ainsi que d'autres ions de dureté. À l'exception du premier cycle d'épuisement, la fuite de radium se produit peu de temps après la fuite de dureté, c'est pourquoi la résine est utilisée comme adoucisseur ordinaire avec régénération de la saumure à intervalles réguliers. La résine cationique macroporeuse hautement réticulée a prolongé le fonctionnement du premier cycle après la rupture de dureté et peut être utilisée dans des applications à usage unique lorsque la dureté et le TDS ne sont pas trop élevés. Le RSM-50 contient du sulfate de baryum déposé dans les pores de la résine. Le radium est d'abord échangé puis transféré vers le précipitant, ce qui permet une charge beaucoup plus élevée et un débit plus long.

Comme le césium, le strontium est un radionucléide produit de fission qui peut apparaître dans les eaux souterraines impactées.

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