Synthèse et caractérisation structurale de phases minérales d’uranium de référence pour l’identification de phases porteuses d’uranium en environnement minier par SLRT.
Dans le cadre d’un projet de recherche collaboratif entre le CEA et Orano, une étude est menée pour détecter et identifier les phases porteuses d’uranium dans les résidus des traitements miniers et les stériles par spectrofluorimétrie laser à résolution temporelle (SLRT). La spectroscopie SLRT est un outil de spéciation permettant de sonder l’environnement chimique local de l’uranyle. Néanmoins, l’identification des phases uranifères au sein d’un échantillon prélevé sur site par SLRT repose sur l’utilisation d’un modèle chimiométrique construit à partir d’une base de spectres de référence. Afin d’enrichir et diversifier la base de spectres de référence la préparation et la caractérisation structurale d’échantillons uranifères synthétiques au sein de trois familles principales s’avèrent nécessaire. Ces familles phases minérales sont les oxyhydroxydes, les sulfates et silicates d’uranyle. L’acquisition des spectres SLRT des phases synthétisées et la mise en évidence de l’impact de la chimie de coordination de l’ion uranyle sur les spectres enregistrés constitue le second volet de ce travail.
Caractérisation structurale, réactivité et propriétés physico-chimiques de suspensions colloïdales de Pu(IV)
Le Pu(IV) présente la propriété d’être fortement sujet aux phénomènes d’hydrolyse et de conduire à la formation de suspensions colloïdales de Pu(IV) extrêmement stables (ou colloïdes intrinsèques). Le manque de connaissances concernant la spéciation et la réactivité de ces colloïdes de Pu nuit à la proposition de modèles fiables permettant de prédire leur comportement dans les systèmes industriels et environnementaux. Le comportement de ces espèces vis-à-vis de la dissolution, de la complexation, ou de l’agrégation a été très peu décrit dans la littérature. Il apparait ainsi essentiel d’étudier et de caractériser les colloïdes de Pu(IV) et notamment leurs propriétés de charges de surface qui assurent leur stabilité et leur interaction avec leur environnement. Ce projet en rupture et inédit dans le domaine du nucléaire vise l’étude et la caractérisation de suspensions colloïdales de Pu(IV) dont la taille, la concentration et le milieu de dispersion peuvent être contrôlés par notre approche. Il comprend : (i) la préparation de suspensions colloïdales de Pu(IV) intrinsèques et l’étude de leur réactivité (sono-)chimique ; (ii) la caractérisation électrophorétique de différentes suspensions colloïdales ainsi que l’étude de leur comportement sous l’influence d’un champ électrique ; (iii) la caractérisation de leurs propriétés structurales multi-échelles par diffusion aux petits et grands angles (SAXS/WAXS) couplée à des mesures EXAFS/XANES (ligne MARS, synchrotron SOLEIL).
ELABORATION DE MONOLITHES INORGANIQUES FONCTIONNALISES PAR DES NANOPARTICULES
Depuis sa création en 2008, l’Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM) et plus particulièrement le Laboratoire des Nanoparticules pour l’Energie et le Recyclage (LNER) a acquis une compétence de synthèse et de caractérisation des matériaux poreux (BET, MEB, MET, SAXS). Notamment, la voie de synthèse de monolithes de silice à porosité hiérarchisée (mésoporeux et macroporeux) utilisant une émulsion d’huile dans de l’eau est maintenant bien maîtrisée. Ce contrat post-doctoral est destiné au développement de l’étape suivante de fonctionnalisation de ces matériaux pour les rendre pertinents au regard de multiples applications.
La voie de synthèse originale de ces monolithes, et notamment l’élaboration d’une émulsion dans le mode opératoire, permet d’envisager des méthodes de fonctionnalisation innovantes. Il serait ainsi très prometteur d’utiliser l’interface séparant les phases aqueuse et organique pour y placer des nanoparticules (NP) d’intérêt. Dans le cas qui nous intéresse le but est de préparer une émulsion à haute teneur en phase interne (>50%vol) stabilisée à la fois par des tensioactifs (nécessaire pour la mésoporosité) et par des NP d’intérêt pour fonctionnaliser la macroporosité. Les NP sont choisies pour couvrir les applications de décontamination des effluents (zéolithe, nonatitanate, clathtrate).
Synthèse et caractérisation de ligands amino-phosphorés pour l’extraction de l’uranium en milieu sulfurique par un procédé « liquide/liquide »
Le développement de nouveaux extractants plus performants que ceux actuellement utilisés constitue donc un enjeu important pour l’industrie minière de l’uranium. En particulier, l’accès à des systèmes chélatants particulièrement affins de l’uranium tout en étant plus sélectifs vis-à-vis des ions compétiteurs et moins sensibles à l’hydrolyse reste un défi à relever.
Récemment, de nouvelles molécules bifonctionnelles du type amio-oxyde de phosphine ont démontré leur utilité pour l’extraction de l’uranyle des milieux sulfuriques avec d’excellentes propriétés en termes d’affinité et de sélectivité pour le métal.
L’objectif de ce stage postdoctoral sera d’optimiser cette famille de ligands, par la mise au point de voies de synthèses rapides, efficaces et adaptées à la préparation de quantités suffisantes d’extractant pour des études approfondies visant à optimiser le procédé