Comportement de nanoparticules de PuO2 sous irradiation ultrasonore en solution aqueuse
Résumé
L'oxyde de plutonium (PuO2) joue un rôle important dans le domaine de l’énergie nucléaire et une
connaissance approfondie de ses propriétés lorsque ce dernier est réduit en taille à l’état « nano »
présente un intérêt pour la compréhension des schémas de migration de la radioactivité en conditions
environnementales mais aussi pour le développement de systèmes ou matériaux nucléaires avancés.[1]
L’étude des réactions sonochimiques en présence d’actinides a mis en lumière une variété de
phénomènes réactionnels et de comportements singuliers que ce soit en solution homogène ou dans les
systèmes hétérogènes solide/liquide. En particulier, l’utilisation d’ultrasons de puissance en solution
aqueuse a été décrit pour la synthèse en conditions douces de nanoparticules colloïdales à base
d’uranium ou de plutonium.[2,3] Par ailleurs, il a été rapporté que la sonolyse de ThO2 « nano » sous
atmosphère d’Ar oxygéné en milieu sulfurique dilué permet la dissolution de ce dernier et sa
conversion partielle en un autre composé, un peroxo sulfate de Th.[4] ThO2 est un oxyde réfractaire à
la dissolution souvent étudié comme analogue de PuO2 ; le comportement de ce dernier sous
irradiation ultrasonore n’a jamais été rapporté.
Dans ce travail, le comportement sonochimique d’échantillons de PuO2 « nano » a été étudié à 20 et
205 kHz en solution aqueuse acide sous atmosphère d'Ar/(20%)O2. Deux lots d’échantillons ont été
considérés : (i) un échantillon pulvérulent de PuO2 a été préparé par conversion thermique de
précurseurs précipités à l’ammoniaque en présence d’un polymère (polyéthylène glycol) ; (ii) une
suspension colloïdale de nanoparticules de PuO2 a été préparée par hydrolyse contrôlée d’une solution
de Pu(IV) préalablement stabilisée en milieu nitrique. Les effets de la cavitation acoustique sur ces
matériaux solides et sur le milieu de dispersion ont été évalués à l’aide de techniques de spectroscopie
(absorption Vis-NIR, Raman, EXAFS), microscopie (MEB), diffraction (DRX) et diffusion (SAXS).
L’influence sonochimique s’avère être significative sur les deux types d’oxydes comme en atteste la fig 1
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