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Auteur(s)
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Jean-François WAGNER : Docteur de l’université Pierre-et-Marie-Curie (Paris VI), spécialité Chimie analytique - Chef du Laboratoire de spectroscopie laser analytique au Centre d’études de Saclay (CEA)
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Alain VIAN : Ingénieur de l’Institut national supérieur de chimie industrielle de Rouen (INSCIR), - Responsable développements analytiques au service Laboratoire de l’usine COGEMA de la Hague
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’objet de cet article est de présenter un panorama de la chimie analytique des éléments de numéros atomiques 92 à 96, compris dans la série des actinides : l’uranium, le neptunium, le plutonium, l’américium et le curium.
Dans le domaine nucléaire, domaine certes spécialisé mais qui a bientôt soixante-dix ans d’expérience industrielle, l’uranium est présent à tous les stades du cycle du combustible : prospection, extraction et traitement des minerais, enrichissement, fabrication des combustibles, irradiation en réacteurs, traitement des combustibles irradiés. Le plutonium est, par ses applications, l’élément le plus intéressant formé par irradiation ; il est recyclé dans les combustibles des réacteurs. C’est pourquoi le texte consacre la plus large part à ces deux éléments.
Le neptunium, bien qu’ayant des applications plus limitées, intervient dans la neutronique des réacteurs et dans la chimie du retraitement. L’américium est produit en quantités de moins en moins négligeables, à mesure qu’augmentent les taux de combustion et les quantités de plutonium formées, stockées ou recyclées.
Le curium a moins d’intérêt industriel ; sa filiation, comme celle de l’américium, est néanmoins à prendre en compte dans le stockage des déchets de haute activité. L’analyse du curium n’est que brièvement évoquée ci-après.
De même, les éléments de numéros atomiques supérieurs à 96, dont la chimie analytique est le fait de laboratoires de recherche spécialisés, ne sont pas traités dans cet article. Une caractéristique de l’analyse des éléments à numéros atomiques les plus élevés est la courte durée de vie, souvent inférieure à la minute, des isotopes et le petit nombre d’atomes que l’on sait en produire [1].
Cet article est une mise à jour de l’article de M. François RÉGNAUD.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1989 par François REGNAUD
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3. Méthodes d’analyse
Nous avons choisi d’établir une classification par techniques analytiques en dégageant l’essentiel des principes et en résumant la pratique. Pour une étude et des modes opératoires plus détaillés, nous renvoyons à des articles du présent traité, à la littérature spécialisée ou aux éditions de la Commission d’établissement des méthodes d’analyse du CEA (CETAMA) qui organise, en outre, des circuits interlaboratoires et la préparation de matériaux de référence.
3.1 Titrages oxydoréducteurs et coulométrie
Le principe général de ces deux techniques est le même (cf. articles [94] [95]. La mesure proprement dite est relative au passage d’un état d’oxydation inférieur à un état supérieur (oxydation) ou l’inverse (réduction). Les réactions s’effectuent au moyen soit de réactifs étalonnés chimiquement (titrages), soit d’une quantité de courant déterminée par coulométrie à potentiel contrôlé.
Les principaux systèmes oxydoréducteurs sont présentés dans le tableau 2 ; une vue plus complète est donnée dans [15].
Dans les conditions d’utilisation les plus courantes, les titrages sont appliqués à des prises d’essai contenant de 20 à 200 mg d’élément, la coulométrie à des prises d’essai de 10 mg ou moins.
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Les caractéristiques communes aux titrages sont les suivantes :
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les résultats sont rapportés au titre d’une solution oxydante, le sulfate cérique ou le dichromate de potassium. Ce titre peut être déterminé à partir de matériaux de référence : dichromate, anhydride arsénieux, oxalate de sodium [16]. L’uranium et le plutonium métalliques existent aussi en tant que matériaux de référence [17, 18] ; leur usage limite les risques d’erreur systématique ;
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le point équivalent est déterminé par colorimétrie visuelle, par spectrophotométrie d’un indicateur d’oxydoréduction ou par une méthode électrochimique :...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROTH (E.) - Chimie nucléaire appliquée, - Masson, Paris, 1968.
-
(2) - * - International atomic energy agency (IAEA). Symposium sur le phénomène d’Oklo, Libreville (juin 1975).
-
(3) - * - Protection, Manipulation, Détection, Sécurité (PMDS). Publications périodiques. CEN Saclay.
-
(4) - PASCAL (P.) - Nouveau traité de Chimie Générale, - Masson (Paris 1962 à 1970).
-
(5) - KELLER (C.) - The chemistry of the transuranium elements, - Verlag Chemie, RFA (1971).
-
(6) - KATZ (J.J.), SEABORG (G.T.), MORSS (L.R.) - The chemistry of actinide elements, - Chapman and Hall Ed., New York (1986).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Chimie des actinides.
-
Échanges d’ions. Principes de base.
-
Échanges d’ions. Technologie d’applications.
-
Potentiométrie.
-
Coulométrie.
-
Spectrométrie de masse.
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...
ANNEXES
La majorité des appareils d’analyse est commercialisée par des firmes supposées connues. Nous citons uniquement :
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pour le spectromètre à UF6 : COGEMA, Établissement de Pierrelatte, Service Laboratoires ; http://www.cogema.fr
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pour la spectrofluorimétrie à excitation laser :
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Scintrex ( http://www.scintrexltd.com), Société canadienne.
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Dilor, Lille ; http://www.jobinyvon.fr/
LAMMAN, CEA (Laboratoire de métrologie des matières nucléaires, Centre d’études de Valrho/Marcoule).
CETAMA, CEA/DCC (Commission d’établissement des méthodes d’analyses, Centre d’études de Valrho/Marcoule).
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