ANR 2017 - PLUTON - Mise-au-point d'un test pour le contrôle environnemental in situ du plutonium

Les retombées radioactives faisant suite à l'explosion d'un réacteur de la centrale nucléaire de Tchernobyl et les fuites considérables d'eaux contaminées issues de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi endommagée par un tsunami ont soulevé des questions sur les risques de contamination radioactive des sols et systèmes aquatiques à proximité, et sur la nécessité de disposer d'un outil d'évaluation des dangers fiable en cas de libération de substances radioactives dans l'environnement. La mesure de niveaux à l'état de traces du plutonium dans l'environnement, typiquement à l'échelle femtomolaire de concentration, et d'autres métaux tétravalents, exige de disposer de techniques de séparation radiochimique poussées et de méthodes analytiques très sensibles. La technique DGT (gradient de diffusion dans des couches minces) est largement utilisée pour échantillonner les métaux à l'état de traces dans différents milieux, notamment les eaux retenues dans les sols et les sédiments. Elle a été employée avec succès pour le dosage des radioisotopes et d'autres radioéléments (134Cs, 137Cs, U, etc.). Dans l'état actuel, il n'existe pas de DGT capable de permettre de différencier les espèces tétravalentes (An4+) des cations de transition di- ou trivalents. Nous proposons donc de mettre au point des résines spécifiques de An4+ utilisables dans des environnements physico-chimiques variés. A cet effet, il est indispensable de concevoir et de sélectionner les chélateurs optimaux qui devraient montrer de très hautes affinités et sélectivités envers les éléments tétravalents par rapport aux autres métaux, aux pH des eaux naturelles. Les propriétés des chélateurs par rapport à la complexation des métaux en solution seront déterminées des points de vue structural et thermodynamique en vue d'évaluer leur efficacité en termes de sensibilité et de spécificité. Dans l'étape suivante ces ligands seront greffés sur des polymères organiques pour fournir des résines chélatantes originales utiles pour la séparation à des fins analytiques et pour la fabrication de dispositifs de type DGT inexistants jusqu'à présent. Les capacités de pré-concentration de l'outil analytique DGT seront ensuite validées pour Pu(IV) et d'autres métaux tétravalents en laboratoire et en conditions environnementales réelles (tests de terrain). Le partenaire industriel aura pour mission ultime de produire et de commercialiser les résines et les dispositifs DGT développés dans le cadre de ce projet.

Porteur de projet : Dr Michel Meyer