Étude par DFT statique et dynamique de l'adsorption de H2O/O2/H2 dans une zéolithe LTA, en vue de la recombinaison des gaz issus de la radiolyse de l'eau tritiée en entreposage PDF Download

Author: Joharimanitra Randrianandraina
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Book Description
Les molécules O2 et H2 font partie des principaux produits stables de la radiolyse de l'eau. Les précédentes études de L. Frances sur la radiolyse de l'eau dans la zéolithe 4A [L. Frances et al, J. Phys. Chem. C, vol. 119, no. 51, pp. 28462-28469, 2015], ont fait état de leur disparition progressive du ciel gazeux, plusieurs centaines de jours après le début de la radiolyse. Deux points intéressants ont été observés durant le suivi de la production des deux gaz: 1) la diminution de quantité de matière se fait de manière synchrone et de plus en plus tard, après le début de la radiolyse, avec l'augmentation du taux de chargement en eau, 2) il n'y a plus de nouvelles productions de O2 et H2 une fois qu'ils ont disparu du ciel gazeux.L'hypothèse d'une recombinaison entre les molécules H2 et H2 pour former H2O peut être avancée pour expliquer cette disparition. Dans l'objectif d'en proposer un mécanisme, nous avons étudié, par la simulation numérique (statique et dynamique), l'adsorption de ces trois molécules dans la zéolithe Z4A pour une description détaillée de leur comportement dans le matériau nanoporeux.Nous avons ainsi: --optimisé les positions d'équilibre de chaque molécule sur les sites d'adsorption afin d'établir le rôle important des cations Na+, dans la préparation des molécules aux réactions de radiolyse et de recombinaison, --calculé leurs énergies d'adsorption pour définir une hiérarchie dans l'affinité des adsorbats avec la zéolithe (H2O”O2>H2) --et enfin étudié l'adsorption des mélanges pour expliquer le rôle de l'eau sur les délais, observés expérimentalement, avant la diminution en quantité de O2 et H2.Au vue des faibles interactions entre les adsorbats observées, les résultats nous ont permis de conclure que c'est l'eau qui régule l'accès de O2 et H2 aux sites cationiques. Cet accès aux cations Na+ est pourtant une condition sine qua non pour conduire les deux molécules vers une réaction de recombinaison. Il est alors possible d'avancer l'hypothèse qu'elle ne pourra avoir lieu dès lors que les sites cationiques ne sont plus accessibles à H2 et O2, c'est-à-dire après le taux de chargement à ~13% et jusqu'à saturation.Nos études décrivent le cheminement de l'ensemble des composants du système, en amont de la réaction de recombinaison. Elles ont permis d'établir les conditions dans lesquelles cette réaction va se réaliser. Les résultats obtenus au cours de ces travaux amènent à la recherche d'un (ou plusieurs) événement(s) déclencheur(s) de la réaction, qui se poursuivra par la description de son mécanisme.