Stabilité des complexes Pu(V)-Ca,Mg-Carbonate dans les océans : approche thermodynamique

Stability of Pu(V)-Ca,Mg-Carbonate complexes in the oceans: thermodynamic approach

• Auteur / Autrice : Guillaume Lasnier
• Direction : Jean Aupiais, Claire Le naour
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'Aval du Cycle Nucléaire, de la Radioprotection et de la Radiochimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matière sous conditions extrêmes
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Radiochimie

Thermodynamique des solutions

Plutonium

Spéciation

Plutonium

Speciation

Thermodynamic of solutions

Radiochemistry

Résumé

Du fait de son instabilité à la valence +V, la chimie du plutonium (Pu) est très mal connue à ce degré d'oxydation, notamment ses interactions avec les ligands carbonate et calcium. Ce fait est d'autant plus regrettable que la majorité du Pu dissous, notamment 75 % du Pu océanique, est au degré +V. Notre équipe a précédemment déterminé les constantes de complexation entre Pu(V) et l'anion carbonate par couplage entre une électrophorèse capillaire (EC) et un spectromètre de masse à plasma induit par couplage (ICP-MS). Les complexes obtenus sont chargés négativement et, à ce titre, susceptibles de réagir avec des cations présents dans l'eau de mer comme le calcium, à l'instar de l'uranium(VI) pour laquelle l'espèce stable dans l'eau de mer est Ca2UO2(CO3)3. Le projet vise à quantifier la stabilisation de Pu(V) par le calcium et le carbonate dans les océans afin de mieux estimer sa dynamique migratoire. Pu(V) n'étant stable qu'à des concentrations inférieures à 10-7 M, le moyen analytique de choix pour étudier les espèces Pu(V)-CO3-Ca est le couplage EC-ICP-MS, développé et maîtrisé au sein de notre équipe au CEA/DAM-Île de France.

Due to its instability at the +V valence, the chemistry of plutonium (Pu) is poorly known at this degree of oxidation, especially its interactions with the carbonate and calcium ligands. This fact is all the more regrettable as the majority of dissolved Pu, including 75% of the oceanic Pu, is at degree +V. Our team has previously determined the complexation constants between Pu(V) and the carbonate anion by coupling between a capillary electrophoresis (EC) and a coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). The complexes are negatively charged and, as such, likely to react with cations present in seawater such as calcium. It is well known Ca reacts with uranium(VI) to give the stable species in seawater Ca2UO2(CO3)3. The project aims at quantifying the stabilization of Pu(V) by calcium and carbonate in the oceans in order to better estimate its migratory dynamics. Pu(V) being stable only at concentrations below 10-7 M, the best analytical tool for studying Pu(V)-CO3-Ca species is the EC-ICP-MS, developed and mastered within our team at CEA/DAM-Île de France.