Les chercheurs ont besoin d’une meilleure façon d’extraire les éléments individuels des métaux lourds, appelés actinides, pour obtenir un produit plus pur. En 2018, des chercheurs ont découvert que l’actinide berkélium, lorsqu’il est oxydé, ne forme pas d’ions chargés négativement dans des solutions à haute teneur en acide nitrique, comme le font les autres actinides. Cela signifiait qu’une colonne échangeuse d’anions pouvait séparer le berkélium en absorbant d’autres actinides avec des ions chargés négativement.
Ce système déplace le berkélium dissous dans de l’acide nitrique hautement concentré à travers une série de colonnes. La colonne du haut bloque les impuretés chargées négativement. La colonne inférieure recueille le berkélium tandis que les impuretés chargées positivement passent à travers. L’acide nitrique extrait ensuite le berkélium purifié de la colonne inférieure. Cela a produit le Bk-249 le plus pur au monde à ce jour.
L’extraction des actinides individuels est essentielle pour améliorer le recyclage du combustible nucléaire et la gestion des déchets nucléaires. Cette nouvelle méthode est beaucoup plus rapide que l’approche précédente, ne prenant que huit jours contre huit semaines. Il est également plus facile, plus propre et donne un produit plus pur. Cela pourrait être appliqué à la production d’actinides lourds.
Si l’état du berkélium lui permet de se lier chimiquement, il peut être directement extrait d’un mélange d’autres actinides. Ceci est utile lorsque les chercheurs ne veulent que du berkélium à partir d’une solution complexe. De plus, cette méthode pourrait être appliquée à d’autres séparations, par exemple l’einsteinium et le fermium rares.
En remplaçant les cycles d’origine à plusieurs séchages et à plusieurs colonnes par un seul cycle à double colonne, la nouvelle méthode de purification du berkelium se traduit par une pureté radiochimique historiquement élevée du produit fini – pureté de 97,25 %, contre 93,9 % pour la méthode précédente . Le nouveau processus est également nettement plus rapide et plus simple, laissant moins de place à l’erreur. Au lieu de nécessiter des ajustements de pH sensibles, un contrôle de la température et un nombre de gouttes, la nouvelle méthode réalise la séparation des ions métalliques par des opérations faciles à température ambiante.
Premier membre de la seconde moitié de la série des actinides, le berkélium peut être utilisé pour en savoir plus sur le comportement des éléments plus lourds, dont les études sont limitées par des demi-vies très courtes, une radioactivité très élevée et un approvisionnement très limité. Actuellement, l’utilisation principale du berkelium est dans la recherche sur les éléments lourds.
Par exemple, son isotope le plus stable, le Bk-249, a joué un rôle important dans la création de l’élément superlourd 117, la tennessine. Sous-produit de la production de californium-252 au laboratoire national d’Oak Ridge, le Bk-249 a été irradié dans un faisceau de calcium-48 par une collaboration de recherche internationale pour créer une demi-douzaine d’atomes de l’élément tennessine.
La recherche est publiée dans le Journal de chimie radioanalytique et nucléaire.
Plus d’information:
Miting Du, Applications d’une technique à double colonne dans les séparations d’actinides, Journal de chimie radioanalytique et nucléaire (2022). DOI : 10.1007/s10967-022-08501-z