Développement d'une plateforme analytique jetable basée sur l'isochophorèse pour la séparation et la caractérisation isotopique des lanthanides

• Main Author: Vio, Laurent
• Language: FRE
• Published: Université Claude Bernard - Lyon I 2010
• Subjects: [CHIM:OTHE] Chemical Sciences/Other; Isotachophorèse (ITP); Lanthanides; Combustibles nucléaires usés; Microsystèmes analytiques; Copolymère d'oléfine cyclique (COC); Acide 2-hydroxy-2-methyle butyrique (HMBA); Couplage ITP/ICP-MS; Mesure isotopiques sur signaux transitoires
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00880233; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/88/02/33/PDF/TH2010_Vio_Laurent.pdf

La caractérisation juste et reproductible en isotopie et en concentration des radioéléments est l'une des thématiques essentielles des laboratoires d'analyse dans le domaine du nucléaire. Afin de minimiser les temps de manipulation en boite à gants des personnels et la production de déchets radioactifs liés à l'analyse de combustibles nucléaires, il est nécessaire de proposer des solutions efficaces et innovantes. Depuis quelques années, la miniaturisation des systèmes séparatifs constitue l'un des axes de développement majeurs de la chimie analytique et ces microsystèmes constituent certainement une des solutions pour répondre aux exigences de l'analyse nucléaire. Ce travail a pour objectif la conception d'une plateforme analytique miniaturisée et à usage unique, dédiée a la séparation des lanthanides, issus des combustibles usés, en amont de leur analyse par spectrométrie de masse. Destiné à remplacer une étape de séparation chromatographique au centre d'un processus analytique de trois étapes, le nouveau protocole basé sur l'isotachophorèse (ITP) doit satisfaire un cahier des charges précis. Les propriétés de complexation des lanthanides ont d'abord été exploitées afin d'obtenir avec un agent chélatant unique et rigoureusement sélectionné, l'acide 2-hydroxy-2-methylbutyrique (HMBA), la sélectivité intra période nécessaire à leur séparation complète par ITP. Basées sur des modèles théoriques existants, des études complémentaires, notamment des paramètres influençant la résolution, ont permis l'amélioration des performances globales du système ainsi que son dimensionnement. Pour réduire drastiquement le volume de déchets liquides secondaires (solutions de rinçage) et la manipulation de matériaux et de matériels radioactifs, le protocole a été implanté sur un microsystème polymérique jetable en COC, spécialement développé pour cette application. Ce microsystème a ensuite été couplé à un spectromètre de masse a multi collection et source à plasma à couplage inductif pour mesurer les rapports isotopiques