1. Ultrasonically assisted conversion of uranium trioxide into uranium( vi ) intrinsic colloids
- Author
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Christophe Den Auwer, Xavier Le Goff, Olivier Diat, Thomas Dumas, Cyril Micheau, Manon Cot-Auriol, Philippe Moisy, Matthieu Virot, Sergey I. Nikitenko, Sonochimie dans les Fluides Complexes (LSFC), Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département de recherche sur les procédés pour la mine et le recyclage du combustible (DMRC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Etude de la Matière en Mode Environnemental (L2ME), Institut de Chimie de Nice (ICN), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), Ions aux Interfaces Actives (L2IA), Commission des méthodes d'analyse du CEA (CETAMA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Chemistry ,Inorganic chemistry ,chemistry.chemical_element ,Nanoparticle ,02 engineering and technology ,Uranium ,010402 general chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Uranyl ,complex mixtures ,01 natural sciences ,0104 chemical sciences ,Inorganic Chemistry ,chemistry.chemical_compound ,13. Climate action ,Uranium trioxide ,Oxidizing agent ,[CHIM]Chemical Sciences ,Reactivity (chemistry) ,Leaching (metallurgy) ,0210 nano-technology ,Schoepite - Abstract
Under oxidizing conditions, the corrosion of spent nuclear fuel may lead to the leaching of radionuclides including soluble uranyl-based species. The speciation of the generated chemical forms is complex and the related potential formation of colloidal species appears surprisingly poorly reported in the literature. Their formation could however contribute significantly to the mobility of radionuclides in the environment. A better knowledge in the speciation and reactivity of these species appears particularly relevant. This study describes the preparation and characterization of intrinsic uranium(VI) colloids from amorphous and crystalline UO3 in pure water assisted by 20 kHz ultrasound. In the presence of carbon monoxide preventing the sonochemical formation of hydrogen peroxide, ultrasonic treatment boosts the conversion of UO3 powder into (meta-)schoepite precipitates and yields very stable and notably concentrated uranium(VI) nanoparticles in the liquid phase. Using HR-TEM, SAXS and XAS techniques, we confirmed that the colloidal suspension is composed of quasi-spherical nanoparticles measuring ca. 3.8 ± 0.3 nm and exhibiting a schoepite-like crystallographic structure. The proposed method demonstrates the possible formation of environmentally relevant U(VI) colloidal nanoparticles appearing particularly interesting for the preparation of reference systems in the absence of added ions and capping agents.
- Published
- 2021
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