Influence de l'auto-irradiation sur la supraconductivité de composés à base de plutonium

Influence of self-irradiation on the superconductivity of plutonium-based compounds

• Auteur / Autrice : Frédéric Jutier
• Direction : Eric Simoni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Radiochimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Irradiation

Résumé

Bien que le plutonium (Pu) soit plus connu pour ses propriétés nucléaires, il est également un métal fascinant dont les électrons 5f se situent à la frontière entre un caractère itinérant et localisé. Ce comportement unique dans le tableau périodique des éléments positionne le Pu métal à un croisement dans les propriétés électroniques. La découverte récente de la supraconductivité dans PuCoGa5 et PuRhGa5 est une nouvelle preuve directe de la complexité des propriétés électroniques du plutonium. Les valeurs élevées de la température critique et du deuxième champ critique semble indiquer l'existence d'une troisième classe de supraconducteurs, transitoire entre les composés fermions lourds à base d'uranium et de cérium, et les supraconducteurs à haute température critique à base de cuprates. Les grandes valeurs des paramètres critiques associées à une densité de courant élevée donneraient à ces nouveaux matériaux un potentiel prometteur pour de futures applications technologiques, si ce n'était le caractère extrêmement radiotoxique des composés à base de plutonium. L'intérêt des composés PuCoGa5 et PuRhGa5 est la décroissance alpha du plutonium qui constitue alors une source continue d'irradiation in situ. Le vieillissement de ces composés aura donc un impact sur les paramètres critiques de la supraconductivité. Ce travail a donc porté sur l'étude par résistivité électrique et aimantation de l'évolution des paramètres de la supraconductivité en fonction du vieillissement des échantillons, pour en déduire l'influence des " impuretés " et des défauts sur leur comportement supraconducteur et déterminé des indications éventuelles d'un caractère non conventionnel.

Although plutonium (Pu) is most known for its nuclear properties, it is also a fascinating metal whose 5f electrons are at the threshold between itinerancy and localization. This unique behaviour in the periodic table makes Pu metal being at the crossover in electronic properties. The recent discovery of superconductivity in PuCoGa5 and PuRhGa5 is a new direct evidence of plutonium's electronic properties complexity. The high values of the critical temperature and the upper critical field seem to point to the existence of a third class of superconductor, transitional between uranium- and cerium-based heavy fermion systems, and the high-Tc copper oxides. If it were not for the toxicity hazards associated with plutonium compounds, and their high critical parameters together with a high critical current, would make these materials of promising potential for technological applications. The advantage of the PuCoGa5 and PuRhGa5 compounds is the alpha radioactivity of plutonium which constitutes a continuous in situ source of irradiation. The ageing of these compounds will have thus an impact on the critical parameters (Tc, Hc2, Jc). This work is based on the study by electrical resistivity and magnetisation of the evolution of the superconductivity parameters as a function of samples ageing, in order to determine the influence of “impurities” and defects on their superconducting behaviour and thus to bring eventual indications of an unconventional character.