Synthèse, caractérisation et propriétés thermodynamiques de PuSiO$_4$ – cas des systèmes PuSiO$_4$ et CeSiO$_4$
Abstract
Le thorium et l’uranium au degré d’oxydation IV sont connus pour former naturellement des
silicates de formule brute AnSiO$_4$. Ces composés étant relativement abondants dans
l’environnement, les études menées sur la formation de ces espèces supposent que celles-ci se
formeraient en milieu réducteur et riche en ions silicate, par altération des oxydes d’actinide
correspondant. De plus, des études réalisées à température ambiante pour des milieux faiblement
basiques et riches en carbonates ont permis d’observer la formation d’espèces colloïdales du type
oxy-hydroxy-silicate d’actinide pour le Th(IV), U(IV) et Np(IV). Ces observations amènent à se
questionner sur le devenir et la mobilité des actinides dans le cadre du stockage géologique
profond, en particulier dans le cas d’un stockage direct des déchets nucléaires. Dans le cas du
plutonium, la formation de composés du type silicates de Pu(IV) a déjà été suspectée dans le cas
de précipités observés en milieu basique et pour l’altération de verres en phase vapeur. Par
conséquent, l’étude de la formation du silicate de plutonium (IV) et la détermination des propriétés
thermodynamiques associées à celui-ci pourraient enrichir significativement la compréhension du
comportement du plutonium dans l’environnement.
Cependant, même si la synthèse de PuSiO$_4$ a déjà été reportée une fois dans la littérature,
les conditions de formation de cette phase ne sont pas parfaitement connues. Afin de mieux
comprendre et maîtriser cette synthèse, trois analogues chimiques (le cérium, le thorium et
l’uranium) couramment utilisés pour simuler la chimie du plutonium, et formant des silicates de
même structure cristallographique (structure de type zircon, ZrSiO$_4$, groupe d’espace I4$_1$/amd) que
PuSiO$_4$ ont été étudiés et des conditions de synthèse ont été optimisées pour chacun de ces
systèmes en vue d’une transposition à la synthèse de PuSiO$_4$.
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