Barale, Morgan (2006) Study of colloidal particles behaviour in the PWR primary circuit conditions. PhD thesis Chimie physique chimie analytique, ENSCP.

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Abstract

EDF wants to understand, model and limit primary circuit contamination of Pressurized Water Reactors by colloidal particles resulting from corrosion. The electrostatic behaviour of representative oxide particles (cobalt ferrite, nickel ferrite and magnetite) has been studied in primary circuit conditions with the influence of boric acid and lithium hydroxide. The isoelectric point (IEP) and the point of zero charge (PZC) of particles, measured between 5°C and 320°C, exhibit a minimum towards 200°C. The thermodynamic constants of the protonation equilibrium of surface sites were calculated. When boric acid is added, zeta potential and IEP decrease because of borate ions sorption. On the contrary, there is not effect of lithium ions. The modelling of these results under conditions representative of primary circuit shows that these oxides exhibit a negative surface charge, explaining their sorption and adhesion behaviour.

References

[ ] J.M. Hawkes, « The simulation and study of conditions leading to axial offset anomaly in pressurized water reactors». Georgia Institut of Technologie, 2004, Thèse.

[ ] C. Thezee, « ALARA organisation in EDF’s nuclear power plants », European Nuclear Congress, France-Nice, 1998.

[ ] P. Ridoux, Document EDF ENT-TH-94-085RP24, décembre 1995.

[ ] R. Darras, Rapport CEA-R-5072, 1980.

[ ] A. Rocher, P. Ridoux, S. Anthoni, C. Brun, « Programme to eradicate hot spots (Co-60) carried out in French PWR units », Chemistry Control in PWRs and VVERs. France-Lyon, 1999.

[ ] P. Beslu et G. Frejaville, « Modèles décrivant la formation et le transport des produits de corrosion dans les réacteurs à eau sous pression », Proceedings of an International Symposium on Water Chemistry and Corrosion Problems of Nuclear Reactors Systems and Components (A.I.E.A). Autriche-Vienne, 1982.

[ ] R. Durand-Smet, Traité de Génie Nucléaire, Techniques de l’Ingénieur, Paris, B3 100, p1.

[ ] G. Raffin, Document de formation EDF-DS2673, avril 2004.

[ ] F. Nordmann, « Primary and secondary water chemistry of French PWR units », 4th International seminar on Primary and Secondary side chemistry of Nuclear Power Plant. Hongrie-Balatonfüred, 1999.

[ ] A. Stutzmann, Document EDF D.5001/NRN/R84 442-ind. 2, avril 1997.

[ ] F. Nordmann et G.P. Legry, Traité de Génie Nucléaire, Techniques de l’Ingénieur, Paris, BN 3 750, p1.

[ ] C. Brun, A. Long, M.C. Thiry, N. Lacoudre, « Radiolysis studies at Belleville (PWR 1300) water chemistry with low hydrogen concentration », International Conference of Chemistry in Water Reactor. Nice, 1994.

[ ] R. Roofthooft, M.C. Thiry, A. Cascia, K. Garbett, M. Halin, E.F. Lillo, K.H. Walter, M. Zmitko, Rapport de l’Union International, des Producteurs et Distributeurs d’Energie Electrique 02004REN9653, décembre 1996.

[ ] R. Quelet, « Précis de Chimie : Chimie Minérale Tome 2 », Presses Universitaires de France, Paris, 1955.

[ ] G.C.W. Comley, Progress in Nuclear Energy, 1985, 16, 41.

[ ] S.E. Ziemniak, M.E. Jones, K.E.S. Combs, J. Solution Chem., 1995, 24, 837.

[ ] P.R. Tremaine et J.C. LeBlanc, J. Solution Chem. , 1980, 9, 415.

[ ] I. Lambert et J. Lecomte, « Corrosion product solubility in the PWR primary coolant », 4th International conference of Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems. Grande Bretagne-Bournemouth, 1986.

[ ] P. Frattini, Rapport EPRI TP-114132, décembre 1999.

[ ] F. Coulet, « Etude et modélisation de l’influence des matériaux sur la contamination du circuit primaire des réacteurs à eau pressurisée par les produits de corrosion ». Institut National Polytechnique de Grenoble, 1996 ; Thèse.

[ ] M.-C. Thiry et E. Alain, Note d’étude EDF ENS IN 96044 A, septembre 1996.

[ ] A. Rocher, M. Berger. J.L. Bretelle, G. Bégué, F. Dacquait, « Influence of major PWR radiochemical pollutants on dose rates and dosimetry-Importance of efficiency of retention techniques », 8th International conference of Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems. Grande Bretagne-Bournemouth, 2000.

[ ] L. Guinard, Note EDF ENTERP040302A, mai 2005.

[ ] G. Vessieres, Note technique EDF D.583-SRE/PR 92-926, avril 1993.

[ ] M. Berger, Note EDF E-N-FP-IN/02-00210, mars 2002.

[ ] M. Koike, K. Matsukawa, D. Kojima, F. Fukuda et Y. Tsuzuki, « Study on corrosion products removal in PWR primary circuit », International Conference of Chemistry in Water Reactor. Nice, 1994.

[ ] L. Guinard, Note EDF HT-45/95/024/A, décembre 1995.

[ ] P. Cohen, « Water coolant technology of power reactor”, American Nuclear Society Monograph, New York, 1969.

[ ] S. Anthoni, F. Joyer, J.C. Robin, Note technique CEA DEC/SECA/LCC/94-156, 1994.

[ ] P. Beslu, Rapport CEA SCOS/LCC/90-096, 1990.

[ ] C. Andrieu et M. Berger, Note EDF E-NT-TR/02-00092, septembre 2002.

[ ] D.H. Lister, Nuclear Sci. Eng., 1975, 58, 239.

[ ] D.A. Briddle, K.R. Butter, P. Cake, G.C.W. Combey, C.R. Mitchel, Rapport EPRI NP-6640, décembre 1989.

[ ] R. Darras, Rapport CEA R-5072, novembre 1980.

[ ] P. De Regge, K. Dinov et K. De Ranter, « Radioactivity and corrosion product concentration during normal operation and revision shut-down of a 900 MW PWR-Doel 3 », Japan Atomoic Industrial Forum, Japan-Tokyo, 1988.

[ ] J. Deshon, Rapport EPRI 1003136, août 2001.

[ ] P. Frattini, Rapport EPRI 10033129, août 2001.

[ ] P. Millet, Rapport EPRI TR-105714-V1R4, mars 1999.

[ ] R. Vanbrabant et P. De Regge, « Characterization of the corrosion products in primary reactor water of PWR during nominal operation and transient phases », International conference of Water Chemistry of Nuclear reactor systems, Grande Bretagne-Bournemouth, octobre 1980.

[ ] H. Kanbe, T. Inoue, T. Tomizawa, H. Koyama et H. Itami, Nuclear Technology, 1983, 60, 367-378.

[ ] K. Hisamune, H. Takiguchi, H. Tobita, K. Yamazaki, J. Yokoyama et Z. Ojima, «Study and behavior of activated corrosion products in PWR primary coolant system », Actes de la conférence internationale sur la chimie dans les réacteurs à eau : retour d’expérience et développements nouveaux, France-Nice, 1994.

[ ] F. Dacquait, F. Nguyen, H. Marteau, M. Sabatier, Note Technique CEA DEC/S3C/03-087.

[ ] S.K. Beal, Nuclear Sci. Eng., 1970, 40, 1.

[ ] http://www.iupac.org/reports/2001/colloid_2001/manual_of_s_and_t/node33.html.

[ ] R.J. Hunter, « Foundations of colloid science ».Oxford University Press, New York, 2001.

[ ] G. Lefèvre, A. Hamza, M. Fédoroff, F. Carrette, H. Cordier, Coll. Surf. A, 2006, sous presse.

[ ] R.J. Kuo et E. Matijevic, J. Colloid Interface Sci., 1980, 78, 407.

[ ] N. Kallay, J.D. Nelligan, E. Matijevic, J. Chem. Soc. Faraday Trans. I, 1983, 79, 65.

[ ] J.P. Jolivet, « De la solution à l’oxyde ». CNRS Edition : EDP Science, Paris, 1994.

[ ] B.E. Conway, Adv. Colloid Interface Sci., 1977, 8, 91.

[ ] D. Kovacevic, A. Cop et N. Kallay, dans A.V. Delgado (Ed.), « Interfacial electrokinetics and electrophoresis : Evaluation and usage of electrostatic potentials in the interfacial layer ». Marcel Dekker, New York Basel, 2002, chap.4.

[ ] W. Stumm, «Aquatic surface chemistry-Chemical processes at the particles-water interface », Wiley-Interscience Publication, John Wiley and Sons, New York, 1987.

[ ] R.J. Hunter, «Zeta potential in colloid science : Principles and applications ».Academic Press, Londres, 1981.

[ ] T. Hiemstra, W.H. Van Riemsdijk et G.H. Bolt, J. Colloid Interface Sci., 1989, 133, 91.

[ ] T. Hiemstra, J.C.M. De Wit et W.H. Van Riemsdijk, J. Colloid Interface Sci., 1989, 133, 105.

[ ] T. Hiemstra et W.H. Riemsdijk, Colloids and Surfaces, 1991, 59, 7.

[ ] S. Pivovarov, J. Colloid Interface Sci., 1997, 196, 321.

[ ] G.H. Bolt, W.H. Van Riemsdijk, dans G.H.Bolt (Ed.), « Soil chemistry, B : Physico-chemical models », Elsevier, Amsterdam, 1982, chap.13.

[ ] G. Gouy, Ann. Phys., 1917, 7, 129.

[ ] D.L. Chapman, Phyl. Mag, 1913, 25, 475.

[ ] O. Stern, Z. Electrochem., 1924, 30, 508.

[ ] J. Westall et H. Hohl, Adv. Colloid Interface Sci., 1980, 12, 265.

[ ] D.C. Grahame, Chem. Rev, 1947, 41, 441.

[ ] R. Rahnemaie, T. Hiemstra, W.H. Van Riemsdijk, J. Colloid Interface Sci., 2006, 293, 312.

[ ] P.M. Reppert, « Electrokinetics in the Earth », Massachusetts Institute of Technology, 2000, Thèse.

[ ] Y.V. Alekhin, M.P. Sidorova, L.I. Ivanova et L.Z. Lakshtanov, Kolloidny and Zhurnai, 1984, 46, 1195.

[ ] A. Revil, G. Saracco, P. Labazury, J. Geophys. Res, 2003, 108, 5.1.

[ ] P.M. Reppert et F. Dale Morgan, J. Geophys. Res , 2003, 108, 3.1.

[ ] P.M. Reppert et F. Dale Morgan, J. Geophys. Res , 2003, 108, 4.1.

[ ] T. Tosha, N. Matsushima et T. Ishido, Geophys. Res. Lett., 2003, 30, 1295.

[ ] T. Ishido et H. Mizutani, J. Geophys. Res., 1981, 86, 1763.

[ ] T. Saeki, H. Usui, T. Kawamoto, J. Chem. Eng. Japan, 1993, 26, 59.

[ ] P. Jayaweera et S. Hettiarachchi, Rev. Sci. Instrum.,1993, 64, 524.

[ ] P. Jayaweera, S. Hettiarachchi, H. Ocken, Colloids Surfaces A, 1994, 85, 19.

[ ] D.D. Macdonald, S. Hettiarachchi, H. Song, K. Makela, R. Emerson, M. Ben-Haim, J. Solution Chem., 1992, 21, 849.

[ ] G.A. Parks, Chem. Rev., 1965, 65, 177.

[ ] X.Y. Zhou, X.J. Wei, M.V. Fedkin, K.H. Strass et S.N. Lvov, Rev. Sci. Instrum., 2003, 74, 2501.

[ ] M.V. Fedkin, X.Y. Zhou, J.D. Kubicki, A.V. Bandura, S.N. Lvov, Langmuir, 2003, 19, 3797.

[ ] S.N. Lvov, X.Y. Zhou, G.C. Ulmer, H.L. Barnes, D.D. Macdonald, S.M. Ulyanov, L.G. Benning, D.E. Granstaff, M. Manna, E. Vicenzi, Chem. Geol., 2003, 198, 141.

[ ] M.A.A. Schoonen, Geochim. Cosmochim. Acta, 1994, 58, 2845.

[ ] P.H. Tewari et A.W. McLean, J. Colloid Interface Sci., 1971, 40, 267.

[ ] M.A. Blesa, N.M. Figliolia, A.J.G. Maroto et A.E. Regazonni, J. Colloid Interface Sci., 1984, 101, 410.

[ ] L.G.J. Fokkink, A. De Keizer, J.Lyklema, J. Colloid Interface Sci., 1989, 127, 116.

[ ] Y.G. Bérubé et P.L. De Bruyn, J. Colloid Interface Sci., 1968, 27, 305.

[ ] P.H. Tewari et A.B. Campbell, J. Colloid Interface Sci., 1976, 55, 531.

[ ] J. Deshon et P. Frattini, Rapport EPRI 1007855, novembre 2003.

[ ] M.L. Machesky, D.J. Wesolowski, D.A. Palmer, K. Ichiro-Hayashi, J. Colloid Interface Sci., 1998, 200, 298.

[ ] D.J. Wesolowski, M.L. Machesky, D.A. Palmer, L.M. Anovitz, Chem. Geol., 2000, 167, 193.

[ ] I.S. Peretyazhko, V.Y. Prokof’ev, V.E. Zagorskii, S.Z. Smirnov, Petrology, 2000, 8, 241.

[ ] R.E. Mesmer, C.F. Base, F.H. Sweeton, Inorg. Chem., 1972, 11, 537.

[ ] M.G. Valyashko et E.V. Vlasova, Geokhimiya, 1966, 7, 818.

[ ] N.G. Hemming, R.J. Reeder, G.N. Hanson, Geochem.Cosmochim. Acta, 1995, 59, 371.

[ ] A. Sanyal, N.G. Hemming, W.S. Broecker, D.W. Lea, H.J. Spero, G.N. Hanson, Paleoceanography, 1996, 11, 513.

[ ] A. Sanyal, N. Nugent, R.J. Reeder, J. Bijma, Geochim. Cosmochim. Acta, 2000, 64, 1551.

[ ] E. Lemarchand, J. Schott, J. Gaillardet, Geochim. Cosmochim. Acta, 2005, 69, 3519.

[ ] E. Lemarchand, J. Gaillardet, J. Schott, Geophys. Res. Abs.,2003, 5, 10065.

[ ] E. Lemarchand, « Géochimie isotopique du bore : érosion continentale, bilan océanique et paléo-pH », Université Denis Diderot, 2001 ; Thèse.

[ ] R. Keren et G.A. O’Connor, Clays and Clay minerals, 1982, 30, 341.

[ ] F.J. Hingston, A.M. Posner, A.M. Quirk, J. Soil Sci., 1972, 23, 177.

[ ] S. Golberg, H.S. Forster, E.L. Heick, Soil Sci. Soc. Am. J., 1993, 57, 704.

[ ] R. Keren et D.L. Sparks, Soil Sci. Soc. Am. J., 1994, 58, 1095.

[ ] J. Deshon et P. Frattini, Rapport EPRI 1003384, novembre 2002.

[ ] W.D. Fletcher, Rapport Westinghouse Electrical Corp. 3730, mars 1964.

[ ] R.S. Alwitt, J. Colloid Interface Sci., 1972, 40, 195.

[ ]C. Su et D.L. Suarez, Environ. Sci. Technol., 1995, 29, 302.

[ ] M.A. Blesa, A.J.G. Maroto, A.E. Regazzoni, J. Colloid Interface Sci., 1984, 99, 32.

[ ] C. Su et D.L. Suarez, Soil Sci. Soc. Am. J.1997, 61, 69.

[ ] C.A. Beyrouty, G.E. Scoyoc, J.R. Feldkamp, Soil. Sci. Soc. Am. J., 1984, 48, 284.

[ ] D. Peak, G.W. Luther, D.L. Sparks, Geochim. Cosmochim. Acta, 2003, 67, 2551.

[ ] F. Hofmeister, Arch. Exp. Pathol. Pharmakol. (Leipzig), 1888, 24, 247.

[ ] B.H. Bijsterbosch et J. Lyklema, Adv. Colloid Interface Sci., 1978, 9, 147.

[ ] H. Binder et O. Zschörnig, Chemistry and Physics of Lipids, 2002, 115, 39.

[ ] K.D. Collins, Methods, 2004, 34, 300-311.

[ ] T. Lopez-Leon, J.L. Ortega-Vinuesa, D.Bastos-Gonzalez, J. Colloid Interface Sci., 2005, 284, 139.

[ ] D. Eagland et A.P. Allen, J. Colloid Interface Sci., 1977, 58, 230.

[ ] A.A. Chialvo, P.T. Cummings, M. Predota, D.J. Wesolowski, « Structure of the electric double layer in hydrothermal systems. Molecular simulation and interpretation of experimental results », Annual AIChE Meeting, Symposium of Molecular Simulation an Theory of Adsorption Phenomena II, Nevada-Reno, 2001.

[ ] M. Kosmulski et E. Maczka, Langmuir, 2004, 20, 2320.

[ ] M.K. Ridley, M.L. Machesky, D.J. Wesolowski, D.A. Palmer, Geochim. Cosmochim. Acta, 1999, 63, 3087.

[ ] T. Sugimoto et E. Matijevic, J. Colloid Interface Sci., 1980, 74, 227.

[ ] H. Tamura et E. Matijevic, J. Colloid Interface Sci., 1982, 90, 100.

[ ] M. Barale, C. Mansour, G. Lefèvre, F. Carrette, H. Catalette, E.M. Pavageau, M. Fedoroff, G. Cote, Materials Letters, pour soumission.

[ ] S. Brunauer, P.H. Emmett, E. Teller,J.A.C.S, 1938, 60, 309.

[ ] V. Philippini, A. Naveau, H. Catalette, S. Leclercq, J. Colloid Interface Sci., 2006, 348, 60.

[ ] M.T.J. Lodge, P.P. Edwards, P.A. Anderson, M.O. Jones, I. Gameson, J. Colloid Interface Sci., 2006, 25, 568.

[ ] M. Duc, « Contribution à l’étude des mécanismes de sorption aux interfaces solide-liquides : Application aux cas des apatites et des oxy-hydroxydes». Ecole Centrale Paris, 2002 ; Thèse.

[ ] A.L. Herselin, J.C. Westall, Rapport de l’Université d’Etat de l’Oregon 99-01, 1999.

[ ] C.J. Van Oss, « Forces interfaciales en milieux aqueux », Masson Paris, 1996.

[ ] D.C. Henry, Proc.Roy.Soc. (London), 1931, A133, 106.

[ ] H. Ohshima, J. Colloid Interface Sci., 1994, 168, 269.

[ ] M. Von Schmoluchowski, « Handbuch der Electrizität und des Magnetismus » (Graetz) Barth, Leipzig, 1921, vol II, 366.

[ ] E. Hückel, Physik Z., 1924, 25, 204.

[ ] J. Van der Lee, Jchess 2.0, Ecole des mines de Paris, centre d’informatique géologique, 2000-2001, http://chess.ensmp.fr.

[ ] Base de données de Jchess 2.0, The Thermodynamic Research Laboratory of the University of Illinois at Chicago.

[ ] M. Kosmulski, « Chemical properties of material surfaces », vol 102, Marcel Dekker, New York. Basel, 2001.

[ ] A.F. White, M.L.Peterson, M.F.Hochella, Geochim. Cosmochim. Acta, 1994, 58, 1859.

[ ] J. Lyklema et J.Th.G.Overbeek, J.Colloid Sci., 1961, 16, 501.

[ ] J.A. Illingworth, Biochem.J., 1981, 259.

[ ] M. Neuilly, Traité mesures et contrôle, Techniques de l’Ingénieur, Paris R 280, p1.

[ ] P.H. Tewari et A.B. Campbell, J. Colloid Interface Sci., 1976, 55, 531.

[ ] J.S. Noh et J.A. Schwarz, J. Colloid Interface Sci., 1989, 130, 157.

[ ] J.A. Davis, R.O. James, J.O. Leckie, J. Colloid Interface Sci., 1978, 63, 480.

[ ] J.A. Davis et J.O. Leckie, J. Colloid Interface Sci., 1978, 67, 90.

[ ] H. Glaster, « pH measurement – Fundamentals, methods, Applications instrumentation, VCH, Verlag. Weinheim, 1991.

[ ] D.D. Macdonald, S. Hettiarachchi, H. Song, K. Makela, R. Emerson, M. Ben-Haim, J.Solution Chem., 1992, 21, 849.

[ ] J. de Vincente, A.V. Delgado, R.C. Plaza, J.D.G. Duran, F. Gonzalez-Caballero, Langmuir, 2000, 16, 7954.

[ ] J. de Vincente, J.D.G. Duran, A.V. Delgado, Colloids Surfaces A, 2001, 195, 181-182.

[ ] R.C. Plaza, J. de Vincente, S. Gomez-Lopera, A.V. Delgado, J. Colloid Interface Sci., 2001, 242, 306.

[ ] A.E. Regazzoni et E. Matijevic, Corrosion NACE, 1982, 38, 212.

[ ] R.C. Palza, J.L. Arias, M. Espin, M.L. Jiménez, A.V. Delgado, J. Colloid Interface Sci, 2002, 245, 86.

[ ] O. Perales Perez, Y. Umetsu, H. Sasaki, Shigen-to-Sozai, 2000, 116, 297.

[ ] R. Sprycha et J. Szczypa, J. Colloid Interface Sci., 1984, 102, 288.

[ ] A. Revil et P.W.J. Glover, Physical Review B, 1997, 55, 1757.

[ ] B.S. Marthur et B. Venkataramani, Colloids Surfaces A, 1998, 140, 403.

[ ] R. Brent, « Algorithms for Minimization without Derivatives », Prentice-Hall, New Jersey 1973.

[ ] G.E. Forsythe, M.A. Malcolm, C.B. Moler, « Computer Methods for Mathematical Computations », Prentice-Hall, New Jersey 1976.

[ ] Z.-X. Sun, F.-W. Forsling, P.-O. Samskog, 1998, 197, 151.

[ ] R. Didier, « Chimie Générale ». Technique et Documentation-Lavoisier, Paris, 1993.

[ ] H. Catalette, « Sorption de cations d’intérêt nucléaire à la surface de produits de corrosion », Université Paris XI, Orsay, 2004, Thèse.

[ ] C. Bitea, C. Walther, J.II Kim, H. Geckeis, T. Rabung, F.J. Scherbaum, D.G. Cacuci, Colloids and Surfaces A, 215, 2003, 55.

[ ] N.P. Ryde et E. Matijevic, J. Colloid Interface Sci., 2000, 165, 59.

[ ] M. Guillodo, P. Combrade, B. dos Santos, T. Muller, G. Berthollon, N. Engler, C. Brun, G. Turluer, « Formation of deposits in HT water under high velocity conditions : parametric study », International conference of Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems. Californie-San Fransisco, 2004.

[ ] H.P. Hermansson, Chemica Scripta, 1977, 12, 102.

[ ] R. Williamson, I. Newson, T.R. Bott, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 1988, 66, 51.

[ ] N. Kallay, J.D. Nelligan, E. Matijevic, J.Chem.Soc. Faraday Trans. I, 1983, 79, 65.

[ ] P.H. Tewari et A.B. Campbell, « The surface charge of oxides and its role in deposition and transport of radioactivity in water-cooled nuclear reactors », Symposium on oxide-electrolyte interfaces, Floride-Miami Beach, 1972.

[ ] N. Misak,H.F. Ghoneimy, T.N. Marc

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Introduction 14

I Physico-chimie du circuit primaire des réacteurs à eau sous pression 16

I.1 Conditionnement chimique du fluide primaire 17

I.2 Les particules présentent dans le circuit primaire des réacteurs à eau sous pression 20

I.2.1 Contamination généralisée du circuit primaire par les produits de corrosion 20

I.2.1.a) Origine de la contamination 20

I.2.1.b) Caractérisation des produits de corrosion 24

I.2.1.c) Résumé 28

I.2.2 Purification du fluide primaire 29

I.3 Modélisation du comportement des particules dans le circuit primaire des réacteurs à eau sous pression au moyen du code PACTOLE 30

I.4 But du présent travail 30

II La charge de surface. Etude bibliographique 32

II.1 Description des systèmes colloïdaux 32

II.2 Description de la charge de surface (σ0), de l’interface colloïde-solution et du potentiel zêta (ζ) 33

II.2.1 Modélisation de la charge de surface (σ0) 34

II.2.1.a) Description du modèle 2-pK monosite 34

II.2.1.b) Description du modèle 1-pK multisites 36

II.2.1.c) Description du modèle 1-pK monosite 38

II.2.1.d) Résumé 38

II.2.2 Structure de l’interface colloïde-solution 39

II.2.2.a) Description du modèle de Helmholtz 39

II.2.2.b) Description du modèle de Gouy et Chapman 41

II.2.2.c) Description du modèle de Stern 45

II.2.2.d) Description du modèle de Grahame (ou triple couche) 47

II.2.2.e) Définition de la notion de complexe de sphère externe et de complexe de sphère interne 48

II.2.2.f) Résumé 49

II.2.3 Définition du potentiel zêta 50

II.3 Influence de la température sur le potentiel zêta (ζ) et le point isoélectrique (PIE) de solides 54

II.3.1 Influence de la température sur le potentiel zêta à pH fixé 54

II.3.2 Influence de la température et du pH sur le potentiel zêta de solides 57

II.4 Influence de la température sur le point de charge nulle (PZC) de solides 60

II.5 Influence des borates sur le point isoélectrique et le point de charge nulle des solides 63

II.5.1 Généralités sur les borates 63

II.5.2 Enrichissement isotopique en 10B à la surface de solides 65

II.5.3 Sorption des espèces borates à la surface de solides 66

II.5.4 Influence des espèces borates sur le point isoélectrique (PIE) de solides 67

II.5.5 Spéciation des borates à la surface de solides 70

II.5.6 Résumé 71

II.6 Influence des ions lithium et des autres ions alcalins sur le point isoélectrique et le point de charge nulle des solides 72

II.6.1 Généralités 72

II.6.2 Caractéristiques de l’ion lithium 73

II.6.3 Influence de la température sur l’adsorption des ions alcalins 73

II.6.4 Effet de la température et de la pression sur l’adsorption des ions lithium 74

II.6.5 Résumé 75

II.7 Influence de la température et du mélange borate-ion lithium sur la surface des matériaux 75

II.8 Conclusions 76

III Matériaux et méthodes 78

III.1 Matériaux étudiés 78

III.2 Caractérisations 79

III.2.1 Diffraction des rayons X (DRX) 79

III.2.2 Dosage potentiométrique du fer (II) dans la magnétite 82

III.2.3 Détermination de la surface spécifique des poudres par la méthode BET 83

III.2.4 Morphologie et taille des particules 83

III.2.4.a) Microscopie électronique à balayage (MEB) 83

III.2.4.b) Détermination de la taille des particules en utilisant les mesures d’aire spécifique 86

III.2.4.c) Détermination de la taille des cristallites par l’élargissement des raies du diffractogramme 87

III.2.5 Analyses élémentaires par spectrométrie d’émission atomique dans un plasma inductif (ICP–AES) 88

III.2.6 Lavage des poudres 89

III.2.7 Titrages acide-base 90

III.2.8 Conclusions 91

III.3 Zêtamétrie 93

III.3.1 Description mathématique des phénomènes électrocinétiques 93

III.3.2 Détermination du potentiel zêta (ζ) 94

III.3.3 Détermination du point isoélectrique 96

III.3.4 Conditions expérimentales 97

III.3.5 Viscosité et permittivité relative à l’interface solide-liquide 100

III.3.6 Incertitudes de mesures 101

III.4 Titrage de masse 102

III.5 Eléments théoriques : détermination du PZC 102

III.5.1 Conditions expérimentales 105

IV Résultats expérimentaux. Calcul des pK des oxydes 108

IV.1 Point isoélectrique (PIE) de CoFe2O4, NiFe2O4 et Fe3O4 108

IV.1.1 Point isoélectrique à 25°C 108

IV.1.2 Influence de l’ion lithium sur les courbes de zêtamétrie de CoFe2O4, « NiFe2O4 » et Fe3O4 110

IV.1.2.a) Calcul des pK de surface de CoFe2O4, « NiFe2O4 » et Fe3O4 à partir des courbes de zêtamétrie 112

IV.1.3 Influence de la température sur le point isoélectrique de CoFe2O4, et « NiFe2O4 » 117

IV.1.4 Influence des borates sur le potentiel zêta et le point isoélectrique de CoFe2O4, « NiFe2O4 » et Fe3O4 119

IV.1.4.a) Influence des borates sur le potentiel zêta de CoFe2O4, « NiFe2O4 » et Fe3O4 119

IV.1.4.b) Influence des borates sur le point isoélectrique de CoFe2O4, « NiFe2O4 » et Fe3O4 à 25°C 120

IV.1.4.c) Influence des borates sur le point isoélectrique de CoFe2O4 et « NiFe2O4 » à 70°C 122

IV.1.5 Détermination de la constante de complexation des borates à la surface de CoFe2O4, « NiFe2O4 » et Fe3O4 125

IV.2 Titrage de masse et point de charge nulle de CoFe2O4, de «NiFe2O4 » et de Fe3O4.. Influence de la température. 128

IV.3 Comparaison entre le point de charge nulle et le point isoélectrique de CoFe2O4, NiFe2O4 et Fe3O4 130

V Modélisation des courbes de zêtamétrie et du point de charge nulle en fonction de la température 132

V.1 Modélisation des courbes de zêtamétrie de CoFe2O4, « NiFe2O4 » et Fe3O4 132

V.1.1 Description du modèle de Revil et Glover 132

V.1.2 Résultats 136

V.2 Modélisation de la variation du point de charge nulle en fonction de la température de CoFe2O4, « NiFe2O4 » et Fe3O4 139

V.3 Conclusion 145

VI Potentiel zêta des oxydes dans les conditions physico-chimiques du circuit primaire des réacteurs à eau sous pression 146

Conclusions et perspectives 154

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