Titanates de sodium nanostructurés pour la rétention des ions Sr

Titanates de sodium nanostructurés pour la rétention des ions Sr2+.
Equipe d'accueil : équipe Chimie du Solide et Matériaux, UMR 6226
Responsables ENSCR E. Le Fur, T. Bataille, L. Le Pollès.
Tél. : 02 23 23 80 16
[email protected], [email protected], [email protected].
Responsables Arronax :
Nathalie Michel, Marcel Mockili
Description du projet :
Le strontium-82 (T1/2 = 25.34j) est le père du rubidium-82 (T1/2 = 75 s) qui est
utilisé en imagerie TEP cardiologie en Amérique du nord. Le rubidium-82 permet de
réaliser une mesure du flux sanguin et ainsi de diagnostiquer les insuffisances
coronariennes avec une meilleure spécificité que les techniques actuellement utilisées.
L’utilisation en Europe devrait intervenir dans un futur proche. Actuellement Arronax est
le seul le cyclotron en Europe à pouvoir produire du strontium-82.
Le rubidium-82 est produit à partir d’un générateur 82Sr/82Rb constitué d'une
colonne contenant un composé échangeur ionique sur lequel est fixé une activité
déterminée de strontium 82 (82Sr), père du rubidium 82, dont la période de décroissance
radioactive en rubidium 82 est de 25,5 jours. La forte rétention des alcalino-terreux
lourds ou autres métaux par ces matériaux échangeurs d’ions, outre leur utilisation en
médecine nucléaire ouvre de nombreuses perspectives dans des domaines tels que le
traitement des eaux de consommation humaines dont la radioactivité dépasse le seuil
réglementaire ou le traitement des effluents liquides radioactifs.
Ces dernières années, le nonatitanate de sodium (« Na4Ti9O20 ») s’est avéré un
bon candidat pour la séparation des radionucléides dans les échangeurs ioniques en
raison de sa très forte rétention des alcalino-terreux et une meilleure sélectivité de
séparation vis-à-vis d’autres éléments comme les alcalins ou les terres rares1,2,3.
Toutefois, la structure exacte des nonatitanate reste encore très largement controversée
notamment du fait de la très faible cristallinité du matériau. De plus, l’hétérogénéité en
taille des nano-objets synthétisés rend difficile l’identification de la phase la plus efficace
et limite la compréhension des mécanismes.
Dans ce contexte, fort d’une expérience de préparation de ces matériaux, nous
proposons de travailler à l’optimisation les conditions de synthèse des nonatitanates afin
d’obtenir un matériau dont les propriétés de séparation des radionucléides sont optimales
et à assurer une reproductibilité dans la préparation du matériau. Les propriétés de
rétention de radionucléides des matériaux seront évaluées en collaboration avec des
équipes des laboratoires ARRONAX afin d’identifier le(s) matériaux le(s) plus efficace(s)
pour l’application visée. Un des points clé est la détermination de la nature de la ou des
phases active(s). Afin d’améliorer la caractérisation structurale de ces matériaux fera
l’objet d’une approche couplant la diffraction des rayons X, la RMN du solide et la
microscopie électronique (en transmission, à balayage).
Bibliographie
1. P. Sylvester, Ion exchange materials for the separation of 90Y from 90Sr, U.S. Pat. Appl. Publ.
(2003), US 20030231994 A1 20031218.
2. T. Moller, T. Adams, A. Cisar, H. Gali, and P. Sylvester, Rubidium-82 generator based on sodium
nonatitanate support, and improved separation methods for the recovery of strontium-82 from
irradiated targets, U.S. Pat. Appl. Publ. (2005), US 20050058839 A1 20050317.
3. A. Clearfield, in Environmental Applications of Nanomaterials, Imperial College Press, London, UK,
2nd edition., 2012, pp. 159–206.