Résumé
Dans le cadre de projets visant à développer de nouveaux procédés de traitement et de recyclage des actinides pour les réacteurs nucléaires de 4ème génération, de nouvelles voies de conversion nitrates – oxydes sont étudiées [1]. La synthèse par Combustion en Solution (SCS) est une voie intéressante car elle permet, via une synthèse à basse température et de faible coût, d’obtenir des matériaux ayant des propriétés intéressantes pour la mise en forme des pastilles de combustible type MOx. La réaction SCS repose sur une réaction redox exothermique entre les nitrates du précurseur à convertir et un composé organique (appelé combustible, utilisé comme agent réducteur). Les deux réactifs sont dissous dans l’eau, et le mélange est chauffé jusqu’à observer la formation d’un gel après déshydratation du mélange (T<150°C). Une transition d’un gel vers l’oxyde métallique a été observée lors d’une combustion du mélange à des températures plus basses que les températures de décomposition des réactifs seuls (T<300°C) [2, 3].La conversion de nitrates de gadolinium (simulant pour les actinides) et d’uranium a été étudiée en modifiant différents paramètres tels que le ratio molaire nitrate/combustible et le combustible utilisés pour la préparation du mélange, mais aussi en changeant la vitesse de montée en température. En premier lieu, les propriétés du gel ont été étudiées par spectroscopie IR pour comprendre les interactions entre les réactifs qui donnent lieu à la réaction de combustion. La transformation des précurseurs en oxyde durant la combustion du gel a été suivie en ATG. Enfin, la composition chimique et la morphologie du matériau final ont été étudiées en DRX, IR, analyseurs carbone et azote, BET, et MEB.Un paramètre peu étudié, la vitesse de montée en température, s’avère avoir un effet conséquent sur la faisabilité de la réaction et sur la conversion des précurseurs en oxyde. De plus, les résultats obtenus montrent un effet de la quantité et de la composition chimique du combustible employé sur la réaction et sur les propriétés du produit final. Dans le cas de la synthèse d’oxydes d’uranium, le combustible a également une influence sur la chimie redox de l’uranium, ce qui est un aspect important lorsque l’on envisage d’appliquer la combustion en solution à la synthèse d’oxydes mixtes (U,Pu)O2. L’influence du combustible sur la réaction et sur le produit final est expliquée par les interactions entre les différents réactifs lors de la formation du gel.