Un nouvel article qui sera publié le 16 décembre fournit un nouvel aperçu important de notre compréhension de la biogéochimie de l'uranium et pourrait contribuer à l'héritage nucléaire du Royaume-Uni.

Mené par une équipe de chercheurs de l'Université de Manchester, Source de lumière diamant et gestion des déchets radioactifs, leurs travaux montrent pour la première fois comment l'uranium forme un complexe uranium-soufre dans les conditions généralement rencontrées dans l'environnement et comment ce composé peut être un intermédiaire important dans l'immobilisation de l'uranium. Publié dans Sciences et technologies de l'environnement , l'article s'intitule "Formation d'un complexe U(VI)-persulfure lors de la sulfuration d'oxydes de fer (oxyhydroxy) d'importance environnementale".

Professeur Katherine Morris, doyen associé des installations de recherche de la Faculté des sciences et de l'ingénierie, L'Université de Manchester et le directeur de recherche du Centre de recherche BNFL à Radwaste Disposal expliquent pourquoi recréer et étudier ces complexes chimiques est très pertinent pour comprendre et traiter les déchets radioactifs :« Pour pouvoir prédire le comportement de l'uranium pendant le stockage géologique, nous devons tenir compte du fait qu'il peut avoir interagi avec d'autres processus se déroulant dans le sol. Ces réactions dites biogéochimiques sont souvent un ensemble complexe d'interactions entre espèces chimiques dissoutes, surfaces minérales, et les micro-organismes."

Cette étude récente est la première fois que des chercheurs montrent qu'un complexe uranium-sulfure peut se former dans des conditions représentatives d'un environnement souterrain profond. Ce complexe se transforme ensuite en nanoparticules d'oxyde d'uranium hautement immobiles.

Dans l'expérience, les chercheurs ont étudié l'uranium lorsqu'il se trouve à la surface de la ferrihydrite minérale, qui est un minéral répandu dans l'environnement. Les chercheurs ont utilisé une méthode basée sur les rayons X appelée spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) pour étudier les échantillons à Diamond Light Source, le synchrotron national du Royaume-Uni. Les données XAS, en combinaison avec la modélisation informatique, a montré que lors de la réaction de sulfuration, un nouveau complexe U(VI)-persulfure de courte durée de vie formé au cours de ce processus biogéochimique.

Professeur Sam Shaw, co-chercheur et professeur de minéralogie environnementale à l'Université de Manchester; "Le fait de faire briller le faisceau synchrotron sur l'échantillon provoque l'émission de rayons X par l'uranium qu'il contient. En analysant le signal de rayons X des échantillons, notre équipe a pu déterminer la forme chimique de l'uranium, et à quels autres éléments il est lié. Pour valider davantage la théorie sur la voie de formation des complexes uranium-soufre, notre équipe a également effectué des simulations informatiques pour déterminer quel type de complexe est le plus susceptible de se former. C'est la première observation de cette forme d'uranium dans des conditions aqueuses, et fournit de nouvelles informations sur le comportement de l'uranium dans des environnements où le sulfure est présent. Ce travail démontre la compréhension profonde que nous pouvons développer de ces systèmes complexes et cette connaissance aidera à étayer les efforts de gestion des déchets radioactifs dans une installation de stockage géologique. »

Dr Luke Townsend, stagiaire postdoctoral en radiochimie environnementale à l'Université de Manchester, qui a entrepris cette recherche dans le cadre de son doctorat, ajoute encore, « En essayant d'imiter les processus environnementaux en laboratoire, c'est un défi de produire des précisions, haute qualité, science reproductible avec des expériences aussi complexes, tout en maintenant la pertinence par rapport à l'environnement de géodisposition. Cependant, obtenir des résultats passionnants tels que ceux-ci fait tout le travail acharné et l'engagement dans le projet de moi-même et du groupe, à la fois dans nos laboratoires à Manchester et sur les lignes de lumière de Diamond, tout à fait valable."

Les mesures XAS ont été effectuées à Diamond sur les lignes de lumière I20 et B18 par les chercheurs qui ont utilisé des expériences de sulfuration hautement contrôlées qui imitent les processus biogéochimiques dans l'environnement souterrain profond. Ceci a été combiné avec des analyses géochimiques et une modélisation informatique pour suivre et comprendre le comportement de l'uranium.

Directeur des sciences physiques chez Diamond, Laurent Chapon, conclut, "C'est un autre exemple de la façon dont les outils analytiques de pointe de Diamond permettent aux scientifiques de suivre des processus complexes et les aident à relever les défis du 21e siècle. Dans ce cas, nos lignes de lumière ont permis aux utilisateurs de se faire une réelle idée de la pertinence environnementale de ce nouveau complexe uranium-soufre, qui alimente notre compréhension du stockage géologique.