Le Laboratoire de développement Analytique Nucléaire, Isotopique et Elémentaire (LANIE) du CEA de Saclay est chargé de mettre en œuvre des techniques et des méthodes d’analyses physico-chimiques afin de caractériser les compositions isotopiques des radionucléides présents dans des échantillons du cycle du combustible nucléaire.

Afin d’éviter les interférences spectrales et non spectrales (effets de matrice) pour les mesures de haute précision des compositions isotopiques d’un échantillon par ICP-MS-MC ou TIMS, des séparations chimiques préliminaires des radionucléides d’intérêt (ou fractions comprenant divers radionucléides) sont nécessaires. Au laboratoire, une des séparations des fractions d’intérêt se réalise conventionnellement par résines échangeuses d’ions en milieu chlorhydrique. Ce milieu est contraignant en terme d’effluents liquides générés et d’utilisation en boîte à gants. Les objectifs du stage seront donc de développer une nouvelle procédure de séparation sur résine extractante en milieu nitrique.

Le sujet proposé comprend une synthèse bibliographique des protocoles disponibles au laboratoire et dans la littérature sur les résines extractantes, le choix de la résine extractante visée pour les applications du laboratoire et la mise en œuvre des développements associés sur des échantillons simulés, la caractérisation des fractions purifiées par ICP-MS quadripolaire, l’application des procédures mises au point aux échantillons réels et les analyses élémentaires et isotopiques de précision par TIMS et/ou ICP-MS-MC associées.

Ce stage permettra l’optimisation des protocoles existants au laboratoire et la mise en place de procédures nouvelles et spécifiques en adéquation avec la gestion actuelle du laboratoire en ce qui concerne les déchets liquides. La séparation chimique par résines et la mesure par ICP-MS (et ICP-MS-MC / TIMS) pour la détermination des compositions isotopiques et élémentaires de haute précision seront les volets majeurs du sujet proposé. Le travail de ce stage aboutira à la rédaction du protocole analytique détaillé. Le candidat intégrera une équipe de recherche pluridisciplinaire et bénéficiera d’un parc analytique de pointe et de l’expériences des agents du laboratoire pour mener à bien son sujet de stage.

Les analyses seront effectuées sur des échantillons préparés en laboratoire conventionnel et/ou sur des échantillons radioactifs préparés en boîte à gants.

Références bibliographiques :

1.       Morgenstern & al., « Single-column extraction chromatographic separation of U, Pu, Np and Am », Radiochimi. Acta 90, 81-85 (2002),

2.       Skinner & al., « The behaviour of selected fission products and actinides on UTEVA resin », J. Radioanal. Nucl. Chem. 307, 2549-2555 (2016).

Profil chimie analytique, inorganique