Conversion sonohydrothermale de composés d’uranium(VI) en UO2+x

La conversion hydrothermale de carboxylates d’actinides constitue une voie prometteuse pour la synthèse de poudres d’oxydes destinées à la fabrication de combustibles nucléaires. Cette méthode repose sur la précipitation d’un précurseur à température ambiante, puis sur sa transformation en oxyde dans des conditions hydrothermales dites douces (T = 250°C, P < 100 bars). Les systèmes simples An(IV)-oxalate et plus récemment les mélanges U(VI) – acide oxalique ont été étudiés depuis une dizaine d’année, notamment à l’ICSM, et ont montré que la conversion hydrothermale permettait de précipiter de manière quantitative les actinides en solutions et permettait l’obtention d’une poudre nanostructurée favorable à la densification. Néanmoins, les processus impliqués sont généralement associés à des cinétiques lentes et génèrent des poudres peu propices à la mise en forme et au frittage.

L’utilisation des ultrasons de puissance pour la synthèse de matériaux constitue une discipline en plein essor qui a le potentiel de répondre à ces exigences notamment pour les synthèses hydrothermales réputées chronophages et énergivores mais qui restent incontournables même à l’échelle industrielle. Le couplage des ultrasons et des conditions hydrothermales constitue une technique particulièrement innovante que nous développons à l’ICSM pour la synthèse de matériaux catalytiques depuis plusieurs années. En effet, nos études récentes ont permis de mettre en évidence que la synthèse de zéolithes de type LTA était accélérée d’un ordre de grandeur par rapport aux synthèses classiques en conditions hydrothermales silencieuses tout en réduisant la taille des particules et la polydispersité du matériau.

Ce sujet de thèse propose d’étudier l’effet d’un traitement sonohydrothermal sur la conversion réductrice de composés d’uranium(VI) en oxydes, à la fois concernant les mécanismes mis en œuvre, leur cinétique, et les caractéristiques des poudres obtenues par différentes techniques analytiques. Il s’appuiera par ailleurs sur l’étude des mécanismes et cinétiques des phénomènes rencontrés dans les conditions innovantes mises en œuvre, qui génèrent à la fois des effets chimiques et physiques, de manière à affiner la compréhension des processus menant à la précipitation de l’oxyde final, et permettre dans le futur leur transposition à d’autres systèmes d’intérêt.