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Description
Une meilleure compréhension des propriétés structurales et physico-chimiques des nanoparticules colloïdales d'oxyde de plutonium (PuO2) suscite un intérêt pour élucider les schémas de migration environnementale de cet élément radioactif à vie longue, mais aussi pour le développement potentiel de combustibles nucléaires avancés.[1,2] Les suspensions colloïdales issues de l'hydrolyse de Pu(IV) sont désormais décrites comme des nanoparticules cristallines de PuO2 mesurant environ 2 nm de diamètre et présentant un désordre structural lié à un effet de surface.[3] Bien qu’un cluster hexamèrique de Pu(IV) ait été récemment observé en tant qu'intermédiaire réactionnel lors de la formation de ces dernières, des questionnements subsistent quant à leur mécanisme général de formation.[4] La diffusion (SAXS) et l’absorption (XAS : XANES/EXAFS) des rayons X sur synchrotron semblent particulièrement adaptées à la mesure des variations de morphologie et d’environnement atomique ayant lieu lors de la nucléation et de la croissance des nanoparticules colloïdales de PuO2. Afin de suivre l’hydrolyse du Pu sur la ligne MARS du synchrotron SOLEIL, un module de chauffe (Figure 1) répondant au cahier des charges de l’installation pour la manipulation d’échantillons radioactifs en température, a été développé. Le suivi cinétique de l’hydrolyse du Pu pourra alors être suivi par décomposition thermique d’un agent complexant stabilisant le Pu(IV). Les essais préliminaires ont permis de démontrer la faisabilité de cette approche au cours de laquelle la dégradation d’un peroxyde de Pu(IV) et la formation de colloïdes de Pu(IV) qui en résulte ont pu être observées par spectroscopie d’absorption dans le visible.
Par ailleurs, le module de chauffe a été testé préalablement sur un système analogue dans lequel le zirconium est utilisé comme substitut du Pu. Les premiers résultats ont confirmé que le zirconium peut être protégé de l’hydrolyse par sa complexation avec H2O2, et que la chauffe de ce système chimique permet de déclencher la formation de colloïdes de Zr. Cette présentation permettra de présenter les avancées sur ce projet en discutant des étapes qui ont été nécessaires au développement du module de chauffe ainsi que les résultats préliminaires obtenus avec Pu et Zr.
