Effet isotopique cinétique et formation de nanoparticules colloïdales de PuO2
Résumé
La prédiction du comportement des nanoparticules d’actinides dans l’environnement nécessite une meilleure compréhension de leurs propriétés structurales et de leurs mécanismes de formation. Il a été démontré que les colloïdes de plutonium peuvent jouer un rôle important dans la spéciation du Pu en
conditions environnementales.[1-2] Les résultats récents montrent que les suspensions colloïdales résultant des propriétés d’hydrolyse du plutonium au degré d’oxydation (+IV) sont composées de nanoparticules sphériques cristallines mesurant environ 2 nm et ayant une structure locale similaire à celle
de PuO2.[3-4] Le mécanisme de formation des nanoparticules de PuO2 n’est pas encore bien établi et de
récentes publications suggèrent que la condensation des produits d’hydrolyse du Pu(IV) ne peut être
uniquement décrite par une réaction d’olation ou d’oxolation.[5-6] Cette présentation a pour but de
fournir de nouvelles données sur le mécanisme de formation des nanoparticules de PuO2 en milieu
aqueux en décrivant l’observation d’un effet isotopique cinétique lors de leur formation dans l'eau légère
(H2O) ou l’eau lourde (D2O).
Dans ce travail, les colloïdes de plutonium ont été synthétisés par dilution d’un petit volume d’une solution acide de Pu(IV) dans H2O ou D2O. Des suivis cinétiques réalisés par spectroscopie d’absorption
UV-visible ont démontré une formation beaucoup plus lente des espèces colloïdales dans D2O. Ce phénomène a été attribué à la différence d’énergie au point zéro entre les liaisons O-H et O-D confirmant
ainsi que la formation des colloïdes intrinsèques de Pu(IV) est limitée par la rupture des liaisons O-H
lors de l’hydrolyse ou de leur polymérisation. Malgré cette différence, les caractérisations réalisées sur
la ligne MARS du synchrotron SOLEIL ont démontré que la cinétique de formation des colloïdes n’a
pas d’influence significative sur leur morphologie et leur structure finale, quel que soit le milieu de
synthèse.
Domaines
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