Méthodes et techniques de détection, identification et quantification des ultra-traces, application aux émetteurs alpha (Am et Pu)

• Auteur / Autrice : Ameur Jouini
• Direction : Gilles Montavon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Soutenance le 19/09/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Lebeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julie Champion, Alkis Gourgiotis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Lavielle, Hervé Michel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie

Mots clés libres

Résine DGA

ICP-MS-HR

Résumé

La surveillance radiologique de l’environnement est un enjeu majeur pour étudier l Impact des activités industrielles et humaines mettant en œuvre des substances radioactives. Umalyse de l:tImet Pu présents à l’échelle des ultra-traces dans les sols et les sédiments (- mBq.kg-1) est souvent menée par spectrométrie (après séparation chimique. Ces méthodes souffrent de plusieurs inconvénients. Les objectifs de cette thèse sont par conséquent de simplifier la méthode de séparation et d'obtenir une limite de détection basse et un temps d’analyse relativement court en utilisant lICPMS-HR couplé au système d’introduction Apex-Q/ACM. Sur la base des données de la littérature, une méthode chimique utilisant une seule résine d’extraction chromatographique (DGA) est proposée pour isoler les concentrations ultra-traces d’Am et de Pu des différents types d'éléments interférents. La méthodologie proposée a été évaluée avec des solutions synthétiques avant l'utilisation de solutions de lixiviation d’échantillons préalablement analysés par spectrométrie alpha. La méthode retenue demande plusieurs procédure d’élution pour pouvoir séparer les majeurs, les interférents isobariques, les lanthanides, l’uranium et le thorium. Des rendements de chimie supérieurs à 90% pour Am et 60% pour Pu ont pu être mesurés. La robustesse de la méthode d’analyse a été validée avec un standard de référence certifié (AIEA-38S) .Enfin, le protocole analytique d’isolation et de dosage des ultra-traces d241Am et de 239Pu par ICP-MS-HR solution a été appliqué à des échantillons de sédiments échantillonnés dans l’estuaire de la Loire pour caractériser L’état radiologique du fleuve.

Radiological monitoring of the environment is a key issue for studying the impact of industrial and human activities using radioactive substances. The analysis of Am and Pu present at ultra-trace concentrations in soils and sediments (-mBq.kg-l) is often carried out by spectrometry after chemical separation. This procedure suffers from several drawbacks (multi-step separation process and long coun.tingtime). The objectives of this PhD are consequently simplify separation process and to achieve a low limit of detection with a relatively short analysis time using a high-resolution plasma source mass spectrometer HR-ICP-MScoupled to the introduction system Apex-Q/ACM. Base on literature data, a chemical methodology using a single column extraction chromatography resin (DGA) is proposed for isolating ultra-trace concentrations of Am and Pu from different types of interfering elements. The proposed methodology is assessed with synthetic solutions prior to the use of real leaching solutions previously analyzed by alpha spectrometry. The chosen method requires several elution procedures in order to separate the majors element, isobaric interferes, lanthanides, uranium and thorium. Recovery yields greater than 90% for Am and 60% for Pu were determined. The robustness of the analytical method was validated with a certified reference standard sample (IAEA-385). Finally, the analytical process for isolation and analysis of 241Am and 239Pu at ultra-trace concentration by ICP-MS-HRsolution was applied to samples of sediment taken from Loire estuary to characterize the radiological status of this river.