[ca] La gestió adequada dels residus radioactius d'elevada activitat és un dels desafiaments més complexos en la nostra societat industrialitzada i que suscita gran polèmica social. La quantitat de residus radioactius produïts ha augmentat considerablement degut principalment a la creixent utilització de les centrals nuclears en la generació d'energía eléctrica. L' emmagatzematge en formacions geològiques profundes (MGP) es presenta com a opció més viable i definitiva per aquests residus. Per tal de garantir la seguretat del repositori es necessari desenvolupar models que prediguin el comportament del combustible nuclear gastat (CNG) a llarg termini, així com l'alliberament i migració de radionúclids (RN) al medi ambient. L'alteració del CNG dependrà d'una sèrie de processos que tenen lloc un cop l'aigua subterrània entri en contacte amb la superfície del combustible como son, la formació de productes radiolítics, el seu efecte en l'oxidació de la matriu de UO2 i posterior dissolució, i por últim la precipitació de fases secundàries. L'estudi d'aquestes fases com a productes finals del procés de dissolució oxidativa de la matriu es de gran interès ja que poden afectar a la mobilització d'actínids i productes de fissió, i al comportament a llarg termini del propi combustible. A part d'aquests processos també s'ha de considerar la corrosió anòxica de la càpsula d'acer, la qual generarà una gran quantitat d'hidrogen que pot influir en la dissolució del CNG. Amb l'objectiu de profunditzar en alguns aspectes relacionats amb els productes radiolítics i fases secundàries en l'entorn més proper al residu, l'anomenat camp pròxim d'un MGP , en aquesta tesis s'han desenvolupat una sèrie d'estudis que es resumeixen a continuació. En la primera part, s'ha estudiat la influencia dels productes radiolíticos: hipoclorit, clorit i clorat en la velocitat de dissolució del UO2 como anàleg a la matriu de CNG. Les velocitats de dissolució obtingudes en el cas del hipoclorit, seguint la mateixa metodologia experimental, varen resultar ser més elevades que les velocitats obtingudes en presencia dels principals oxidants, como l'oxigen o el peròxid de hidrogen. Una segona part s'ha centrat en augmentar el coneixement de fases secundàries de U(VI) més representatives del procés d'alteració oxidativa del CNG. Concretament, s'han estudiat l'adsorció de cesi i estronci sobre el peròxid d'uranil, studtita (UO2O2 4H2O), en funció de diferents paràmetres com son el temps de contacte, la concentració de radionúclid en dissolució i el pH. Els resultats mostren que la formació d'aquesta fase sobre la superfície del CNG podria representar un dels principals processos de retenció de radionúclids. Per altre banda, l'estabilitat d'aquestes fases minerals es veurà directament afectada per dues de les variables més crítiques en el camp pròxim d'un (MGP) que son la radiació i la temperatura. Els efectes a nivell atòmic de la radiació ionitzant sobre l'estructura dels silicats de U(VI): soddyíta (UO2)2(SiO4)(H2O)2 i uranofana Ca(UO2)2(SiO3OH)2·5H2O, s'han investigat utilitzant la tècnica de microscopía electrònica de transmissió (TEM), que permet l'observació in situ dels processos d'amorfització/nanocristalizació d'aquestes fases. Els estudis tèrmics s'han realitzat mitjançant les tècniques de termogravimetria (TG) i calorimetria diferencial d'escombrat (DSC) combinat amb la caracterització per difracció de raigs X (XRD) que han permès evidenciar la importància dels processos de deshidratació en la integritat estructural de cada fase. Finalment, s'ha estudiat la cinètica de la reacció entre el peròxid de hidrogen i el hidrogen a temperatura ambient i en absència de productes catalítics. El seguiment de la reacció s'ha realitzat a partir de la disminució de la concentració de peròxid de hidrogen en dissolució amb el temps. S'ha observat un augment en la velocitat de reacció a mesura que la pressió de hidrogen augmenta. Aquests resultats indiquen que el hidrogen podria actuar com a inhibidor de la dissolució de la matriu de CNG consumint la principal espècie responsable del procés d'alteració oxidativa.

[en] Adequate management of High-activity radioactive waste is one of the most complex challenges in our industrialized society, which generates a lot of social controversy surrounding this issue. The amount of radioactive waste produced has increased considerably due, mainly, to the increased use of nuclear energy in generating electricity. Storage in deep geological formations is presented as the most viable option for a final disposal of these wastes. To ensure the safety of the repository it is necessary to develop models that predict the behavior of spent nuclear fuel (SNF) in the long-term storage, as well as the release and migration of radionuclides to the environment. The alteration of SNF under expected representative repository conditions will depend on a number of processes that take place once the groundwater come in contact with the surface of the fuel, such as the formation of radiolitic products, its effect on the matrix oxidation and subsequent dissolution, released of radionuclides contained in the fuel matrix and finally, precipitation of secondary phases. The study of these phases as end products of the oxidative dissolution process is of major interest due to the fact that they may affect the mobilization of actinides and fission products by geochemical processes such as adsorption. A part of these processes, we must also consider the anoxic corrosion of the steel capsule that will generate a large amount of hydrogen which can influence in the dissolution of SNF. In order to get deeper into some aspects of radiolytic products and secondary phases in the near-field of a High-level Nuclear Waste (HLNW) repository, in this thesis we have developed a series of studies which are summarized below. In the first part, the influence of hypochlorite, chlorite and chlorate in the dissolution rate of UO2 as a chemical analogue of the spent fuel matrix, has been studied experimentally. The dissolution rates obtained in this work are found to be higher than the rates determined in the presence of either oxygen or hydrogen peroxide obtained with same experimental methodology. A second part is focused on increasing the knowledge of the most representative secondary phases of U(VI) formed during the oxidative alteration of SNF. Specifically, the adsorption of cesium and strontium onto uranyl peroxide, studtite (UO2O2 4H2O), has been studied as a function of time, radionuclide concentration in solution and pH. The results show that this secondary solid phase formation on the SNF surface could be an important mechanism involved in the retention of radionuclides. On the other hand, the stability of these mineral phases will be directly affected by two of the most critical variables in the near-field of HLNW are radiation and temperature. Atomic-level effects of ionizing radiation on the structure of U(VI) silicates: soddyite (UO2)2(SiO4)(H2O)2 and uranophana Ca(UO2)2(SiO3OH)2·5H2O have been investigated using electron beam irradiation in a transmission electron microscope (TEM), which allows in situ observation of amorphization/nanocristallization processes of these phases. Thermal studies carried out by thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC) combined with X-ray diffraction (DRX) have demostrated the importance of dehydration processes in the structural integrity for each phase. Finally, the reaction between aqueous hydrogen peroxide solutions and hydrogen has been studied at room temperature and in the absence of catalytic products. The reaction evolution has been determined by the decrease of hydrogen peroxide concentration with time. A clear effect has been observed, and the rate of reaction is found to be enhanced as the hydrogen pressure is increased. These results indicate that hydrogen could act as an inhibitor of spent fuel matrix dissolution through the consumption of the main species responsible for the oxidative alteration process.