05/07/2012 - Nouvelle-molécule trophée en vue de révolutionner l'industrie nucléaire

Menéame

Après des décennies de tentatives infructueuses de la part de la communauté scientifique, une équipe de chercheurs a finalement réussi à créer une version stable d’une trophée « molécule » , qui pourrait conduire à une production d’énergie nucléaire plus propre.

Dans un article publié dans la revue Science, les membres de l’équipe, composée de scientifiques des universités de Nottingham et Manchester (Royaume-Uni), ont annoncé qu’ils pouvaient préparer un composé de nitrure d’uranium Terminal qui est stable à température ambiante. En outre, ils ont montré que le composé peut être stocké dans des flacons sous forme cristalline ou en poudre.

L’étude a été en partie soutenue par le projet financé par l’Union européenne UNCLE, qui a reçu une subvention de démarrage (Starting Grant) de 999 996 euros du Conseil européen de la recherche (CEI).

Les chercheurs font valoir que l’évolution pourrait avoir des conséquences futures pour l’industrie de l’énergie nucléaire, car les matériaux de nitrure d’uranium pourraient offrir une alternative viable aux combustibles nucléaires à oxydes mixtes utilisés actuellement dans les réacteurs nucléaires, car ils dépassent les performances de ceux-ci en termes de densité élevée, de point de fusion et de conductivité thermique. En outre, le procédé utilisé par les scientifiques pour fabriquer le composé pourrait faciliter une itinéraire plus propre et à moins de température que les méthodes actuellement utilisées.

Des tentatives précédentes de préparation de composés d’uranium et d’azote à triple liaison avaient nécessité des températures aussi basses que cinq degrés Kelvin (-268 °C), soit environ la température de l ’, ce qui avait rendu difficile de travailler avec eux et de les manipuler car ils exigeaient des équipements et des techniques spécialisés.

Les nitrures d’uranium sont habituellement préparées en mélangeant dinitrogène ou ammoniac à l’uranium dans des conditions de températures et de pression élevées. Selon les chercheurs, le problème de cette procédure réside dans le fait que les conditions de réaction si sévères nécessaires à la préparation du composé génèrent des impuretés qu’il est ensuite difficile d’éliminer. Ces dernières années, les scientifiques ont donc concentré leur attention sur l’utilisation de méthodes moléculaires à basse température, mais toutes les tentatives précédentes ont abouti à des ligaments de pont complexes, au lieu des produits terminaux souhaités, c’est-à-dire des nitrures.

La méthode utilisée dans cette étude implique l’utilisation d’un ligament (une molécule organique liée à un métal) de l’azote très volumineux enveloppant le centre d’uranium, créant ainsi une poche de protection dans laquelle l’azote de nitrure peut être installé. La stabilisation du nitrure au cours de la synthèse a pu se faire grâce à la présence d’un sodium faiblement lié (ion à charge positive) qui, en bloquant le nitrure, empêche celui-ci de réagir avec d’autres éléments. Au stade final, le sodium était éliminé doucement, en le tirant de la structure, ce qui a permis d’obtenir comme produit final nitrure d’uranium stable à trois liaisons.

Le docteur Stephen Liddle, de l’Université de Nottingham, a commenté: "La beauté de ce travail réside dans sa simplicité: en encapsulant le nitrure d’uranium avec un ligament très volumineux de soutien, en stabilisant le nitrure pendant la synthèse avec du sodium, puis en kidnappant ce sodium dans des conditions douces, nous avons enfin réussi à isoler la liaison du nitrure de l’uranium terminal.

Une grande motivation pour faire ce travail a ravivé en nous aidant à comprendre la nature et l’étendue de la covalence dans la liaison chimique de l’uranium. Ceci est fondamentalement intéressant et important parce qu’il pourrait aider à extraire et séparer 2-3

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