Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Jean-François WAGNER : Docteur de l’université Pierre-et-Marie-Curie (Paris VI), spécialité Chimie analytique - Chef du Laboratoire de spectroscopie laser analytique au Centre d’études de Saclay (CEA)
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Alain VIAN : Ingénieur de l’Institut national supérieur de chimie industrielle de Rouen (INSCIR), - Responsable développements analytiques au service Laboratoire de l’usine COGEMA de la Hague
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’objet de cet article est de présenter un panorama de la chimie analytique des éléments de numéros atomiques 92 à 96, compris dans la série des actinides : l’uranium, le neptunium, le plutonium, l’américium et le curium.
Dans le domaine nucléaire, domaine certes spécialisé mais qui a bientôt soixante-dix ans d’expérience industrielle, l’uranium est présent à tous les stades du cycle du combustible : prospection, extraction et traitement des minerais, enrichissement, fabrication des combustibles, irradiation en réacteurs, traitement des combustibles irradiés. Le plutonium est, par ses applications, l’élément le plus intéressant formé par irradiation ; il est recyclé dans les combustibles des réacteurs. C’est pourquoi le texte consacre la plus large part à ces deux éléments.
Le neptunium, bien qu’ayant des applications plus limitées, intervient dans la neutronique des réacteurs et dans la chimie du retraitement. L’américium est produit en quantités de moins en moins négligeables, à mesure qu’augmentent les taux de combustion et les quantités de plutonium formées, stockées ou recyclées.
Le curium a moins d’intérêt industriel ; sa filiation, comme celle de l’américium, est néanmoins à prendre en compte dans le stockage des déchets de haute activité. L’analyse du curium n’est que brièvement évoquée ci-après.
De même, les éléments de numéros atomiques supérieurs à 96, dont la chimie analytique est le fait de laboratoires de recherche spécialisés, ne sont pas traités dans cet article. Une caractéristique de l’analyse des éléments à numéros atomiques les plus élevés est la courte durée de vie, souvent inférieure à la minute, des isotopes et le petit nombre d’atomes que l’on sait en produire [1].
Cet article est une mise à jour de l’article de M. François RÉGNAUD.
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- Version archivée 1 de avr. 1989 par François REGNAUD
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Méthodes d’analyse2. Chimie de l’uranium et des éléments transuraniens
Le lecteur pourra également consulter l’article sur la chimie des actinides, dans le traité Génie nucléaire [91].
L’état des connaissances de la chimie des EUTU est exposé par ailleurs dans des ouvrages spécialisés, par exemple [4, 5, 6]. Nous nous limitons dans ce qui suit à dégager l’essentiel de deux principaux sujets : les états d’oxydation et les moyens de séparation chimique dans les solutions aqueuses.
2.1 États d’oxydation
À chaque état de valence que peut présenter un élément, correspondent des propriétés physico-chimiques différentes. Le tableau 1 donne la liste de ces états.
U(III) et Np(III) sont des réducteurs instables à l’air et n’ont que peu d’application en analyse.
U(V) et Pu(V) ne sont stables qu’en solutions acides de pH ³ 2. À plus faible pH, ils se dismutent rapidement en donnant les états (IV) et (VI).
Am(IV) et Cm(IV) ne peuvent être préparés que dans des solutions concentrées de fluorures, de phosphates, ou en présence de complexants spécifiques (type hétéropolyanions par exemple).
Am(V) et Am(VI) sont des oxydants puissants et leurs réactions d’oxydoréduction sont compliquées par l’autoréduction sous rayonnement α.
La répartition des états de valence du plutonium n’est a priori pas stable en solution [7], à cause des effets cumulés de la dismutation de Pu(IV) et Pu(V), de l’autoréduction qui dépend de la composition isotopique et de systèmes oxydoréducteurs agissant sur Pu(III) (exemple : oxydation par les nitrates et nitrites) ou sur Pu(VI). En pratique, l’état de valence doit être fixé au moyen d’un réactif oxydant et/ou réducteur ou par une réaction électrochimique.
Np(VII) et Pu(VII) n’existent qu’en solution alcaline.
HAUT DE PAGE2.2 Séparations chimiques
La nécessité d’inclure une séparation chimique dans un mode opératoire...
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Chimie de l’uranium et des éléments transuraniens
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROTH (E.) - Chimie nucléaire appliquée, - Masson, Paris, 1968.
-
(2) - * - International atomic energy agency (IAEA). Symposium sur le phénomène d’Oklo, Libreville (juin 1975).
-
(3) - * - Protection, Manipulation, Détection, Sécurité (PMDS). Publications périodiques. CEN Saclay.
-
(4) - PASCAL (P.) - Nouveau traité de Chimie Générale, - Masson (Paris 1962 à 1970).
-
(5) - KELLER (C.) - The chemistry of the transuranium elements, - Verlag Chemie, RFA (1971).
-
(6) - KATZ (J.J.), SEABORG (G.T.), MORSS (L.R.) - The chemistry of actinide elements, - Chapman and Hall Ed., New York (1986).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Chimie des actinides.
-
Échanges d’ions. Principes de base.
-
Échanges d’ions. Technologie d’applications.
-
Potentiométrie.
-
Coulométrie.
-
Spectrométrie de masse.
-
...
ANNEXES
La majorité des appareils d’analyse est commercialisée par des firmes supposées connues. Nous citons uniquement :
-
pour le spectromètre à UF6 : COGEMA, Établissement de Pierrelatte, Service Laboratoires ; http://www.cogema.fr
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pour la spectrofluorimétrie à excitation laser :
-
Scintrex ( http://www.scintrexltd.com), Société canadienne.
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Dilor, Lille ; http://www.jobinyvon.fr/
LAMMAN, CEA (Laboratoire de métrologie des matières nucléaires, Centre d’études de Valrho/Marcoule).
CETAMA, CEA/DCC (Commission d’établissement des méthodes d’analyses, Centre d’études de Valrho/Marcoule).
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