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Une équipe de scientifiques a découvert une nouvelle forme stable de plutonium – et ce, par accident. Cet élément est notoirement instable et délicat à transporter, à stocker et à éliminer – mais cette découverte pourrait déboucher sur de nouveaux moyens de résoudre ces problèmes.

Une nouvelle forme stable de plutonium

Le plutonium est notoirement instable, ce qui en fait bien sûr une source d’énergie incroyablement puissante et une catastrophe environnementale potentiellement dévastatrice. Certains isotopes du plutonium peuvent persister pendant des dizaines de millions d’années, ce qui peut être un problème s’ils atteignent les eaux souterraines.
Compte tenu de ces enjeux, il est important d’en apprendre le plus possible sur le plutonium, afin de s’assurer qu’il est créé, utilisé, transporté, stocké et éliminé de la façon la plus sûre possible. C’est exactement ce que faisaient les scientifiques du Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) lorsqu’ils ont découvert par hasard une nouvelle forme stable de plutonium.
L’une des formes les plus sûres de cet élément est le dioxyde de plutonium, un matériau céramique relativement stable qui ne se dissout pas dans l’eau et qui a un point de fusion élevé. Les nanoparticules de dioxyde de plutonium peuvent être fabriquées à partir de différents précurseurs, sous la forme de différents isotopes de plutonium. Et en essayant d’utiliser un précurseur appelé Plutonium (VI) (ou Pu (VI)) dissous dans l’eau, l’équipe a vu une réaction étrange.
Au cours de sa transition vers le dioxyde de plutonium, le Pu (VI) est passé par une phase transitoire qui est demeurée solide et stable. Il semblait être du plutonium pentavalent, ou Pu (V), mais cette forme n’est généralement ni solide ni stable. En fait, cette découverte était si surprenante que la réaction initiale de l’équipe a été de supposer que la synthèse avait mal fonctionné.
« Chaque fois que nous créons des nanoparticules à partir des autres précurseurs du Pu (III), du (IV) ou du (V), la réaction est très rapide, mais ici nous avons observé un phénomène étrange à mi-chemin », explique Kristina Kvashnina, chercheuse principale de cette étude. « Les chimistes n’y croyaient pas du tout, mais les résultats étaient clairs. »

Ils ont confirmé leur découverte en utilisant un spectromètre d’absorption des rayons X

Pour confirmer ce qu’ils avaient trouvé, les chercheurs l’ont testé dans le Rossendorf Beamline (ROBL), un spectromètre d’absorption des rayons X. Cette installation permet d’étudier l’énergie des matières radioactives en les exposant à des rayons X, puis en mesurant leur fluorescence.
Bien sûr, les expériences ont confirmé la nouvelle phase de Pu (V). Les chercheurs ont même vérifié trois mois plus tard, confirmant que ce nouveau matériau était stable sur de longues périodes.
On ne sait pas exactement à quoi cette nouvelle découverte pourrait mener, mais l’équipe dit qu’il faudra en tenir compte lorsqu’on essaiera de prédire ce qui arrivera aux déchets nucléaires sur de très longues périodes de temps.
« C’est une tâche difficile et seules des prévisions théoriques sont possibles, mais l’existence de cette nouvelle phase solide de Pu (V), qui est stable, devra désormais être prise en compte », dit Kvashnina. « Il changera, c’est sûr, les prévisions théoriques du comportement du plutonium dans l’environnement sur une période de millions d’années. »
Cette recherche a été publiée dans Angewandte Chemie.
Source : European Synchrotron Radiation Facility
Crédit photo : Pixabay