La compression des éléments lourds entre les diamants peut aider à recycler les déchets nucléaires
Presser des éléments lourds entre les diamants pourrait ouvrir des portes pour le recyclage des déchets nucléaires.
L’un des éléments les plus lourds connus peut être modifié plus que les scientifiques ne le pensaient – ce qui pourrait ouvrir la porte à de nouvelles méthodes de recyclage du combustible nucléaire et à un meilleur stockage à long terme des éléments radioactifs – selon une étude récente publiée dans la revue Nature.
Des éléments lourds pressés avec des diamants
L’équipe de recherche internationale à l’origine de cette découverte a montré comment le curium – élément 96 du tableau périodique et l’un des derniers physiquement visibles à l’œil nu – réagit à la forte pression créée lorsqu’il est serré entre deux diamants.
Le professeur Thomas Albrecht-Schmitt de l’université de l’État de Floride a dirigé les recherches, rejoint par des collaborateurs de l’université d’Aix-la-Chapelle et de l’université de Buffalo. Leurs pouvoirs combinés, ils ont découvert que les électrons extérieurs du curium affichaient un certain comportement décalé – modifiant la capacité de l’élément à se lier à d’autres éléments – sont modifiés lorsque la distance aux atomes plus légers environnants est réduite.
« Cela n’était pas prévu car la chimie du curium le rend résistant à ce genre de changements », a déclaré M. Albrecht-Schmitt, professeur de chimie Gregory R. Choppin à l’université d’État de Floride. « En bref, il est assez inerte. »
Une résistance atypique à l’altération par la compression du diamant
Alors que seuls des composés spécifiques du curium présentaient des modifications, la découverte a fasciné les scientifiques car les propriétés du curium sont généralement totalement résistantes aux modifications, selon phys.org.
La nouvelle étude a également été menée sous la direction d’Eva Zurek et Jochen Autschbach, professeurs de chimie à l’université de Buffalo, et de Manfred Speldrich, chercheur à l’université d’Aix-la-Chapelle, en Allemagne.
La contribution d’Albrecht-Schmitt à cette étude est liée à la mission plus large de son laboratoire, qui consiste à améliorer notre compréhension des éléments plus lourds, ou actinides, qui se trouvent en bas du tableau périodique.
10 millions de dollars pour de nouveaux moyens de réduire les déchets nucléaires
En 2016, le ministère de l’énergie (DoE) lui a donné 10 millions de dollars pour fonder le Center for Actinide Science and Technology – pour se concentrer sur l’accélération des avancées scientifiques en vue d’une meilleure gestion des déchets nucléaires.
Bien qu’ils figurent sur le tableau périodique depuis des décennies, les éléments les plus lourds restent encore largement un mystère pour les scientifiques – surtout si on les compare aux éléments plus légers comme l’azote et l’oxygène. « C’est une expérience passionnante qui a montré que nous avons un bien meilleur contrôle de la chimie de ces éléments difficiles à contrôler qu’on ne le pensait auparavant », a déclaré M. Albrecht-Schmitt, selon phys.org.
« L’ion curium (3+) que nous avons étudié a une enveloppe électronique extérieure à moitié remplie qui est très difficile à engager dans une liaison chimique », a déclaré le professeur de chimie Autschbach, de l’université de Buffalo. « Une approche expérimentale et théorique intégrée a montré que l’application d’une pression élevée à un cristal contenant du curium (3+), ainsi que des ions organiques de soufre et d’ammonium, fait participer l’enveloppe extérieure du curium à la liaison chimique covalente avec le soufre. Cela pourrait permettre d’orienter de nouvelles méthodes d’étude du comportement mystérieux des coquilles d’actinides chimiquement résistantes. »
Alors que nous en apprenons davantage sur le côté le plus lourd du tableau périodique, les scientifiques ouvrent les portes à de nouvelles stratégies pour contrôler les processus de séparation chimique – utilisés pour concevoir des matériaux résistants pour le stockage à long terme des éléments radioactifs et le recyclage nucléaire – selon Albrecht-Schmitt. Et les nouvelles connaissances révélées par la compression des éléments lourds entre les diamants pourraient également s’appliquer à d’autres éléments.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
