L’extraction et la séparation poussée des actinides(III) mineurs en fin de cycle de retraitement du combustible nucléaire est une priorité pour l'industrie nucléaire française, notamment dans la perspective du développement des réacteurs de quatrième génération à neutrons rapides.
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Parmi les scénario envisagés (séparation poussée, séparation groupée…), une des clés du tri des déchets nucléaires est d’extraire et de séparer les actinides mineurs (américium, curium), éléments à vie longue de forte radiotoxicité, du flux des déchets afin de les transformer en éléments à vie plus courte par transmutation. Les séparations An/Ln et Am/Cm sont des étapes très délicates en raison des fortes similitudes dans les propriétés physico-chimiques de ces éléments. Parmi les nombreux procédés de séparation étudiés (précipitation, chromatographie, extraction liquide-liquide...), l'extraction liquide-liquide semble la technique la plus prometteuse mais n'a pas encore abouti à un procédé global satisfaisant. En étroite collaboration avec les laboratoires d’ATALANTE impliqués dans le développement et l’optimisation de procédés aptes à répondre aux diverses stratégies de gestion envisagées, le LTSM a pour mission d’être à l’écoute des verrous identifiés dans les procédés actuels et futurs autour du retraitement des déchets nucléaires, et de progresser dans la connaissance fondamentale associée. Le LTSM met au service de la DEN toute sa compétence en synthèse organique et son savoir-faire au développement de molécules innovantes pour la séparation poussée des actinides.
Dans ce cadre, les thématiques scientifiques développées au sein de l’équipe concernent le design et la synthèse de systèmes extractants (hétérocycles, macrocycles) ainsi que l’étude des processus élémentaires impliqués lors de leur mise en œuvre dans les milieux d’intérêt (solutions aqueuses et organiques, sels, systèmes synergiques, milieux non usuels…) et ce, en considérant diverses échelles d’observation (de l’échelle moléculaire à celle de la complexité macroscopique). Dans une démarche commune d’optimisation des procédés de séparation poussée avec ses partenaires du CEA Marcoule, le LTSM se positionne non seulement sur l’optimisation des architectures moléculaires de référence, mais a également pour vocation de proposer de nouvelles fonctions chimiques chélatantes des espèces ciblées.
