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Référence
2022-23132
Etude exploratoire du potentiel de la spectrométrie de masse à source plasma multicollecteur
L’une des méthodes de détection les plus performantes de la prolifération nucléaire consiste à analyser des nano et microparticules issues de la mise en oeuvre des procédés industriels dans les installations nucléaires.
En effet,les compositions isotopiques des éléments radioactifs sont caractéristiques des procédures et des utilisations desmatériaux nucléaires associés aux installations. Ainsi, les inspecteurs de l’Agence Internationale de l’EnergieAtomique (AIEA) effectuent régulièrement des prélèvements de matière particulaire dans les installations nucléaires à l’aide de frottis en coton.
L’objectif de ce stage est d’évaluer le potentiel d’une méthode de détection originale qui consiste à analyser directement les particules prélevées après mise en suspension dans un solvant. Les particules sont ainsi injectées successivement dans l’instrument d’analyse sans traitement préalable, occasionnant ainsi des signaux très brefs et intenses aux masses isotopiques mesurées.
La spectrométrie de masse à source plasma multicollecteurs (ICPMS-MC) est l’une des techniques qui présente les meilleures performances en termes de justesse et de précision pour la mesure de rapports isotopiques. Ces spectromètres sont équipés de détecteurs adaptés aux signaux ioniques les plus intenses : les cages de Faraday qui permettent d’obtenir des rapports isotopiques avec des reproductibilités de l’ordre du pour mille ou inférieures ainsi que de compteurs d’ions conçus pour la détection de faibles signaux. En revanche, peu d’études sur l’analyse des nanoparticules en solution avec ce type d’instruments ont été conduites, en raison des limitations en termes de fréquence/temps d’intégration des détecteurs de type cages de Faraday et compteurs d’ions qui sont potentiellement mal adaptés à la mesure de tels échantillons.
L’objectif de ce stage sera donc d’étudier le potentiel de la technique ICPMS-MC pour la caractérisation isotopique de nanoparticules en solution, dans un premier temps à partir de solutions commerciales de nanoparticules de
différentes tailles et concentrations composées d’éléments non radioactifs. Ce travail pourra ensuite être étendu à l’analyse de nanoparticules radioactives d’uranium.
Il s’agira essentiellement d’un travail expérimental intégrant des notions théoriques. Le candidat disposera d’une instrumentation de pointe pour mener à bien ces développements (spectromètre de masse à source plasma multicollection, systèmes d’introduction et détecteurs de nouvelle génération...).
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