de l'équipe LSFC et sur le sujet suivant :
« Synthèse, réactivité (sono-)chimique et caractérisation structurale de peroxydes d’actinides (U, Pu) »
Soutenance prévue le mercredi 11 décembre 2024 à 13h30 (Auditorium ICSM).
Bien que le peroxyde d'hydrogène (H2O2) ait été largement utilisé en chimie nucléaire depuis plus de 75 ans, la préparation et la description des peroxydes d'actinides dans la littérature, notamment pour l'uranium et le plutonium, reste étonnamment rare. Ces deux éléments jouent un rôle crucial dans le domaine de l’énergie nucléaire et une connaissance approfondie de leurs propriétés lorsque ces derniers sont mis en contact avec H2O2 présente un intérêt fondamental, environnemental et industriel. Dans ce contexte, le comportement de l’uranium et du plutonium en solution et sous forme oxyde a été étudié en présence de H2O2 en solution aqueuse diluée. La sonochimie, qui étudie l’effet des ondes ultrasonores sur les réactions chimiques, a été utilisée pour générer in situ et de façon contrôlée, de l’eau oxygénée en solution. Sous atmosphère Ar/O2 et à haute fréquence ultrasonore, il a été montré que du peroxyde d’uranyle (studtite ou metastudtite) pouvait être formé à partir de solutions d’uranyle ou d’oxyde d’uranium UO2. En particulier, et pour certaines conditions expérimentales, les caractérisations ont révélé un phénomène de conversion pseudomorphique original avec la possible émergence d’un trou central dans la structure. L’étude du mécanisme impliqué a suggéré des processus sonochimiques complexes qui viennent compléter la littérature sur le comportement des matériaux sous stress sonochimique. Parallèlement, le comportement sonochimique du dioxyde de plutonium (PuO2) nanométrique, sous forme pulvérulente ou colloïdale, a mis en évidence des différences significatives de réactivité dépendantes de leur état de surface. En particulier, l'interaction des nanoparticules colloïdales de PuO2 avec H2O2 s’est montré particulièrement intéressante, en conduisant à la formation d'un nouveau peroxyde de plutonium. Ce composé a pu être étudié et caractérisé en détail à l’aide de techniques d’analyse en laboratoire et sur ligne synchrotron, révélant une structure polynucléaire originale de Pu(IV) qui vient enrichir la faible connaissance des peroxydes d’actinides tétravalents.
Mots-clés : Peroxyde d'actinides ; Sonochimie ; Uranium et Plutonium ; Réactivité chimique ; Structure polynucléaire
