Caractérisation des radionucléides dans les résidus de l'extraction de l'uranium à l'aide de techniques synchrotroniques utilisant une microsonde à rayons X durs

Résumé du document technique présenté dans le cadre de la :
2^e Conférence internationale sur les processus de concentration radioécologique, Séville (Espagne)
Du 6 au 9 novembre 2016

Auteurs :
Steve Mihok, Karina Lange et Julie Brown
Commission canadienne de sûreté nucléaire

Antonio Lanzirotti
Université de Chicago

Résumé

L’évacuation définitive des résidus miniers d’uranium contenant des radionucléides à longue durée de vie nécessite l’obtention de renseignements sur leur forme solide et leur potentiel de transfert environnemental au fil du temps. Les techniques de microspectroscopie X à l’aide d’un synchrotron (SXRMS) constituent un outil pratique pour le traitement de cet enjeu, car elles permettent de caractériser simultanément la distribution à microéchelle de multiples éléments, ainsi que leur intégration et leur association aux phases de minéralisation.

Une étude a donc été entreprise par l’Advanced Photon Source du Department of Energy des États-Unis afin de mettre à l’essai la capacité des techniques de SXRMS de caractériser la distribution et les formes de l’uranium dans les résidus miniers; des travaux de recherche ont également été effectués sur le thorium et le radium. Des résidus miniers provenant de différentes profondeurs ont été extraits de la fosse JEB de la mine de McClean Lake, au Canada. La cartographie de la distribution de l’uranium par µXRF (fluorescence X) a permis de démontrer que l’uranium était dispersé et non concentré dans des particules à forte teneur en uranium. La caractérisation initiale de la minéralogie dans les particules localisées à forte teneur en uranium par µXRD (diffraction des rayons X) n’a pas permis de relever la présence de minéraux cristallins d’uranium distincts. Les analyses par µXRD ont démontré que les résidus miniers contenaient une grande quantité d’illite, d’hématite et de gypse. Les résultats de la spectroscopie de structure près du front d’absorption de rayons X (L3 XANES) indiquaient que l’uranium se trouvait surtout sous forme hexavalente.

Les travaux préliminaires ont permis de démontrer que les applications du synchrotron peuvent faciliter l’obtention de renseignements particuliers sur le plan de la géochimie de la minéralogie de l’uranium dans les résidus miniers. Ces constatations peuvent constituer des sources de données probantes en vue de favoriser les stratégies de gestion à long terme et d’appuyer des décisions d’autorisations réglementaires à l’égard du déclassement et de l’assainissement des mines d’uranium historiques et en exploitation au Canada.

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