Réactivité sonochimique d'oxydes d'actinides nanostructurés

par Laura Bonato

Projet de thèse en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Serguei Nikitenko et de Matthieu Virot.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec ICSM - Institut de Chimie Séparative de Marcoule (laboratoire) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse consiste à étudier l'effet de la nanostructuration d'oxydes d'actinides ThO2, UO2, PuO2 et (U,Pu)O2 sur leur réactivité en solutions aqueuses soumises à des irradiations ultrasonores. Les effets chimiques et mécaniques véhiculés par le phénomène de cavitation acoustique (résultants de la propagation d'ondes ultrasonores dans des milieux fluides) peuvent être considérés comme une alternative originale et efficace pour l'étude de la dissolution de solides réfractaires en conditions douces. Par ailleurs, de récentes recherches réalisées à l'ICSM en collaboration avec CEA/DEN et ITU (Karlsruhe, Allemagne) ont permis d'observer la nanostructuration de PuO2 préparé par décomposition thermique de précurseur oxalate de Pu(IV). Des essais complémentaires semblent indiquer que cette morphologie résulte des conditions de synthèse de l'oxyde et pourrait influer sur la cinétique de dissolution d'oxydes AnO2. Les objectifs spécifiques de la thèse sont les suivants : (i) synthèse et caractérisation d'oxydes AnO2 (PuO2, (U,Pu)O2, UO2, ThO2) avec nanostructuration contrôlée, (ii) étude de l'effet de la composition de la solution et du gaz vecteur (Ar, Ar/O2, Ar/CO) pour l'optimisation des conditions chimiques de dissolution de ces oxydes, (iii) étude de l'effet de la fréquence et de la puissance ultrasonore sur les cinétiques de dissolution afin de discriminer les effets mécaniques et chimiques impliqués dans le processus de dissolution.

  • Titre traduit

    Sonochemical reactivity of nanostructured actinide oxides


  • Résumé

    The aim of this thesis is to study the influence of actinide oxides nanostructuring (ThO2, UO2, PuO2 and (U,Pu)O2) on their reactivity in aqueous solutions subjected to ultrasonic waves. The chemical and mechanical effects of acoustic cavitation driven by ultrasound propagation in liquid media can be considered as an original and effective alternative for the study of the dissolution of refractory solids in mild conditions. Furthermore, recent studies performed at the ICSM in collaboration with CEA/DEN and ITU (Karlsruhe) allowed to observe the nanostructuring of PuO2 prepared by thermal decomposition of Pu(IV) oxalate precursors. Additional tests seem to indicate that the nanostructuring resulted from the conditions of oxide synthesis and that such kind of structure would affect the reaction kinetics of AnO2 dissolution. The specific objectives of the thesis are the following : (i) synthesis and characterization of AnO2 oxides (PuO2, (U,Pu)O2, UO2, ThO2) with controlled nanostructuring, (ii) study the effect of solution composition and carrier gas (Ar, Ar/O2, Ar/CO) for the optimization of the chemical conditions for the dissolution of these oxides, (iii) study the effect of ultrasonic frequency and power on the kinetics of dissolution in order to discriminate mechanical and chemical effects involved in the dissolution.