Incorporation de l’iode dans les silicates fondus

L'objectif de ce travail est d'étudier l'incorporation de l'iode dans les silicates fondus et vitreux. Cet halogène est étudié dans différents domaines à la fois en Sciences de la Terre (traceur du géodynamisme terrestre, radioactivité éteinte 129I-129Xe utilisée comme géochronomètre en cosmochimie) et en Sciences des Matériaux (immobilisation de l'iode 129 dans une matrice de confinement de déchets radioactifs, terme source des radioxénons impliqués dans la surveillance internationale des essais nucléaires clandestins). Cette étude expérimentale a été réalisée sur une série de verres borosilicatés d'alcalins (Na, K) et deux verres de composition basaltique et granitique. Après la synthèse des verres bruts (sans iode), les expériences d'incorporation ont été conduites dans un système fermé (capsules de platine) et sous pression (jusqu'à 1500 bar) à l'aide d'une presse isostatique à chaud et dans un cas à l'aide d'un piston cylindre à 1300°C et 12000 bar. La caractérisation des verres bruts a permis de rendre compte des changements de structure liés à la substitution du silicium par le bore ainsi que l'influence de la nature de l'alcalin sur la polymérisation du réseau vitreux. Les analyses chimiques révèlent que la teneur en iode dans les échantillons homogènes peut atteindre 16,26 % massique dans un borosilicate de potassium riche en bore. Comparées à la littérature, les limites de solubilité de l'iode établies pour les verres contenant 66 % massique de B2O3 (à 7,99 % massique pour le verre sodique et 9,00 % massique pour le verre potassique) suggère que la limite de solubilité est fonction de la teneur en bore du système. Les teneurs en iode sont plus élevées dans le système potassique. L'influence de la température et de la pression n'est pas marquée dans la gamme étudiée. L'état d'oxydation initial de l'iode ajouté n'a pas d'effet sur son incorporation. Par ailleurs les teneurs en iode obtenues dans les verres naturels sont comparables à celles obtenues dans la littérature et peut atteindre 1,82 % massique dans une composition basaltique. La caractérisation structurale montre que l'iode se place à proximité des alcalins au sein du réseau vitreux sous la forme iodure. L'ajout d'iode provoque d'importants changements de structure. En effet, se plaçant dans le voisinage des alcalins, l'iode empêche ceux-ci d'assurer leur rôle de modificateur de réseau (verres silicatés) ou de compensateur de charge (verres avec du bore).