Etude de la complexation d'actinides par des ligands organiques

par Coralie Luchini

Projet de thèse en Aval du cycle nucléaire, radioprotection et radiochimie

Sous la direction de Claire Le naour et de Jean Aupiais.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec Institut de physique nucléaire d'orsay (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Le comportement des actinides dans les procédés de séparation, de décorporation et dans l'environnement(sites miniers, site de stockage des déchets, sites contaminés) dépend de l'interaction de ces éléments avec des ligands présents dans les différents systèmes. En particulier, des interactions fortes avec des ligands organiques polyfonctionnels peuvent piéger l'élément ou au contraire induire sa migration dans l'environnement. Les ligands d'intérêt pour cette étude en collaboration avec l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO) sont des acides polyaminocarboxyliques (acides éthyliminodiacétique (MIDA),cyclohexylènedinitrilotétraacétique (CDTA) et hydroxypyridinonates (LIHOPO). Les constantes de formation de Pu(III, IV), Pa(V), Am(III), Cm(III) et Cf(III) avec ces agents chélatants seront déterminées à l'aide de plusieurs techniques permettant de travailler à l'échelle des traces pour s'affranchir d'éventuelles réactions de polymérisation : l'électrophorèse capillaire couplée à la spectrométrie de masse (EC-ICPMS), la spectrofluorimétrie laser à résolution temporelle (SLRT) (CEA), et l'extraction liquide-liquide avec des isotopes émetteurs gamma (233Pa, 241Am, 249Cf) (IPNO).

  • Titre traduit

    Complexation of plutonium, protactinium and trivalent actinides with organic ligands


  • Résumé

    A thorough knowledge of the chemical properties of actinides is now required in a wide variety of fields : extraction processes involved in spent fuel reprocessing, groundwater in the vicinity of radioactive waste packages, environmental and biological media in the case of accidental release of radionuclides. The interaction of actinides with organic ligands that could trap the elements or conversely favor their migration must be characterized in order to predict their behavior in different environments. The aim of the thesis is the determination of thermodynamic and structural data relatives to some complexes of Pu(III,IV), Pa(V), Am(III), Cm(III), Cf(III) with polyaminocarboxylic acids and hydroxypyridone derivatives. The stability constants of the complexes will be determined with the element at tracer scale using different techniques : liquid-liquid extraction or/and ion exchange at IPN Orsay, capillary electrophoresis coupled with ICP-MS and TRLFS (Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy) at CEA-DAM-Bruyères-le-Châtel. A systematic study of the variations of the distribution coefficient, electrophoretic mobility and fluorescence intensity will be conducted as function of ligand and proton concentration, ionic strength and temperature, allowing thermodynamic parameters to be estimated. The coordination geometry of the central atom in some complexes will be deduced from X-ray absorption spectroscopy measurements at ESRF Grenoble and/or from theoretical calculations.