Les chimistes analytiques du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie ont mis au point un moyen rapide de mesurer les rapports isotopiques de l'uranium et du plutonium recueillis sur des frottis environnementaux, qui pourraient aider les analystes de l'Agence internationale de l'énergie atomique à détecter la présence d'activités ou de matières nucléaires non déclarées.

"Cette méthode s'appuie sur une sonde de microextraction commerciale pour échantillonner directement les solides et ensuite extraire les analytes d'une surface et dans une solution en écoulement, " a déclaré Benjamin Manard de l'ORNL. Il a dirigé l'étude de preuve de concept, qui a démontré que ce mécanisme d'échantillonnage était efficace pour extraire les actinides (par exemple, l'uranium et le plutonium) à partir de frottis environnementaux. Le papier a fait la couverture du journal Chimie analytique .

Cette innovation pourrait aider le Réseau de laboratoires d'analyse de l'AIEA, ou NWAL, qui comprend l'ORNL, analyser des échantillons prélevés dans des installations du monde entier. Le coordinateur et co-auteur du DOE NWAL, Brian Ticknor, a déclaré :"La méthode de microextraction, s'il atteint une précision et une exactitude appropriées, pourrait permettre un débit d'échantillons plus élevé et un délai d'exécution plus rapide."

La sonde de microextraction de la taille d'un stylo du produit Plate Express d'Advion utilise un « aspirateur humide » pour mobiliser le matériau d'une surface de balayage. L'équipe de Manard couple la sonde à un instrument qui soumet le matériau extrait à un plasma - un gaz ionisé plus chaud que la surface du soleil - et mesure les rapports masse-charge des ions générés à partir de l'échantillon.

"C'est vraiment un système intégré, " a déclaré Manard. Un analyste place un coup sur la scène d'extraction, sélectionne une région d'intérêt et lance le processus en appuyant sur un bouton. La sonde de microextraction s'abaisse sur le coup, le scelle à la surface de la scène et délivre un solvant acide qui dissout tous les actinides présents dans le balayage. Ensuite, la solution contenant l'actinide passe dans un spectromètre de masse pour analyse. "D'un simple clic sur un bouton, vous passez d'un échantillon solide sur un coup à une mesure isotopique, " il a dit.

Avec cette nouvelle approche du dosage des solides, co-auteur Kayron Rogers de ORNL a fait une série d'échantillons de balayage contenant des quantités variables d'étalons de référence. L'équipe a pu détecter aussi peu que 50 picogrammes d'uranium, soit 80 millions de fois plus léger qu'un grain de sable. De plus, les chercheurs ont effectué des mesures précises et exactes des rapports des isotopes majeurs et mineurs des éléments dans les matériaux de référence nucléaires. Dans une étude ultérieure, ils ont appliqué la technique à l'analyse du plutonium.