Dix ans après l’accident nucléaire à Fukushima, les études pour comprendre les causes et les conséquences de la catastrophe nucléaire continuent. Après l'accident, les 3 cœurs des réacteurs ont fondu, produisant plusieurs centaines de tonnes de corium et de débris de combustible, générant en permanence de la chaleur par la décroissance radioactive des produits de fissions présents dans le corium.
Coordonnée par Subatech, une collaboration avec le JAIEA, Université de Kyshu et de l’Université technologique de Tokyo au Japon et le Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA) a été initiée pour résumer la recherche de ces dix années après l’accident.
Ces études sont cruciales pour toute planification du démantèlement des réacteurs.
L'évolution temporelle de la chimie des eaux et des inventaires en radionucléides lixiviés des débris par l'eau de refroidissement a été étudiée.  Une comparaison entre les rapports de concentration des actinides et des produits de fission mesurés dans l'eau et les résultats des études de lixiviation des combustibles nucléaires usés ou des débris simulés en laboratoire a été menée à bien.
Comme pour la lixiviation du combustible usé au laboratoire, les fractions des inventaires de 134,137Cs qui sont analysées dans l'eau de refroidissement sont des ordres de grandeur plus importants que ceux des actinides. Après plus de 10 ans de contact entre les débris de combustible et l'eau, les taux de libération de 137Cs restent plus élevés que ceux des actinides même si le taux de rejet de 137Cs des débris a diminué d'un facteur 100 environ pendant cette période. La fixation des actinides dans les débris est forte. La stabilité élevée de la fixation des actinides dans les débris rend viable l’option de l'élimination directe des débris de combustible comme déchet dans des conteneurs appropriés après le démantèlement des réacteurs dans le futur.
Accès à l’article : "Ten years after the NPP accident at Fukushima : review on fuel debris behavior in contact with water, Journal of Nuclear Science and Technology", https://doi.org/10.1080/00223131.2021.1966347
Auteurs : Bernd Grambow, Ayako Nitta, Atsuhiro Shibata, Yoshikazu Koma, Satoshi Utsunomiya, Ryu Takami, Kazuki Fueda, Toshihiko Ohnuki, Christophe Jegou, Hugo Laffolley& Christophe Journeau (2021)
bkkbhfmpnmgcbonk
Etat des coeurs des réacteurs à Fukushima en 2018: a) unité 1; b) unité 2, c) unité 3. En bleu: l'eau de refroidissement écoulant, les coeurs sont largement fondus et une grande partie est tombée sur le beton au fond, réferences:  Mizokami S, Rempe JL. The Events at Fukushima Daiichi. Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences . Elsevier; 2020.

 

Photos Guerard Montavon Galland

Ilustration formules

Elément chimique le plus rare sur Terre, l’astate est fort prometteur pour des applications en radiothérapie ciblée des cancers. Dans cette approche, les progrès dépendent d’une meilleure connaissance de la chimie de cet élément. Des chercheurs des laboratoires CRCINA, Subatech et CEISAM publient dans la prestigieuse revue Accounts of Chemical Research une rétrospective sur 15 années de leurs travaux. Les plus fondamentaux ont permis d’établir la nature des différentes formes stables de l’astate dans l’eau (diagramme de Pourbaix) ou de révéler sa capacité à former des interactions par liaison « halogène », une interaction attractive très spécifique et directionnelle. La détermination de l’affinité électronique de l’astate, rendue possible par une collaboration avec l’organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN - Suisse), est également essentielle pour mieux appréhender son comportement chimique. La production du radioisotope astate-211 par le cyclotron ARRONAX a aussi permis le développement de nouvelles méthodes de synthèse radiochimiques et un vrai bond en avant concernant son utilisation en thérapie des cancers. La Région des Pays de la Loire soutient ces travaux depuis 2005 ; ils ont également bénéficié de financements du Programme d’Investissements d’Avenir (Laboratoire d’Excellence IRON et Équipement d’Excellence ArronaxPlus) et du SIRIC ILIAD, et placent aujourd’hui Nantes comme principal acteur mondial de la recherche sur l’astate. Cette reconnaissance se distingue à l’échelle européenne par la création d’un réseau clinique international (action COST NOAR) qui vise à démontrer que l’astate-211 peut devenir la norme européenne pour le traitement de certaines pathologies cancéreuses.

Guérard, F., Maingueneau, C., Liu, L., Eychenne, R., Gestin, J.-F., Montavon, G. & Galland, N. Advances in the Chemistry of Astatine and Implications for the Development of Radiopharmaceuticals. Acc. Chem. Res. 54, 3264–3275 (2021)

      

Pollusols index Avec la création de l'OSUNA (Observatoire des Sciences de l'Univers de Nantes Atlantique) en 2008, l'équipe de radiochimie du laboratoire Subatech s'est positionnée sur des problématiques environnementales en lien avec les activités "nucléaires" dans le bassin versant de la Loire (relâchement du tritium des centrales nucléaires, la gestion des anciennes mines d'uranium). Les projets sont aujourd'hui bien structurés aux échelles régionale (programme POLLUSOLS), nationale (création de la ZATU en 2015, collaboration avec EDF, le CEA-DAM....) et européenne (Radonorm). Au niveau régional, le programme POLLUSOLS (2015-2021) financé par la région Pays de la Loire se termine. C'est dans ce contexte que plusieurs manifestations ont lieu :

 


Le projet POLLUSOLS dans les media

 

Le personnel scientifique de Subatech impliqué dans le projet POLLUSOLS 

 

Gilles Montavon
Gilles Montavon
Directeur de recherche au CNRS

 

 

Catherine Landesman
Catherine Landesman
Ingénieure de recherche au CNRS

 

 

Karine David IMG 2635
Karine David
Ingénieure d'études au CNRS

 

Olivier Peron v2
Olivier Péron
Maître de conférence à l'Université de Nantes

 

Pour en savoir plus :
https://osuna.univ-nantes.fr/recherche/projets-de-recherche/pollusols

 

La radiolyse des carbonates (CO32-), étudiée dans l'équipe Radiochimie du laboratoire SUBATECH et utilisant le faisceau d'irradiation du cyclotron Arronax en collaboration avec le laboratoire ISTerre, pourrait être l'explication de l'origine de la vie terrestre? En effet, la radiolyse des ions carbonates a permis de produire la matière organique nécessaire au développement de la vie sur terre, permettant ainsi le passage d'un monde inorganique à un monde organique.
Ces travaux, issus d'une collaboration avec Laurent Truche, géochimiste à l'Institut des Sciences de la Terre à l'Université Grenoble Alpes, dirigés à Subatech par Johan Vandenborre, chargé de recherche CNRS, sont publiés dans la revue Earth and Planetary Science Letters.
Sur le même sujet un article a été publié dans Quanta Magazine pour lesquels ont été interviewés Johan Vandenborre, Laurent Truche et Bénédicte Menez, géobiologiste à l'Institut de physique du globe de Paris.
Accès à l'article --- > https://www.quantamagazine.org/radioactivity-may-fuel-life-deep-underground-and-inside-other-worlds-20210524/
Quanta Magazine podcast ----> https://d2r55xnwy6nx47.cloudfront.net/uploads/2021/08/quanta-169_Radioactive-Life_FINAL.mp3

image origine de la vie        Radiolysis Team at ARRONAX CyclotronRadiolyse Subatech de gauche à droite : Johan Vandenborre (responsable - chargé de recherche),
Guillaume Blain (ingénieur), Vincent Fiegel (postdoctorant),
Emeline Craff (doctorante), Simon Guillonneau (Stagiaire Master 2)

Les 3 chercheurs de Subatech ont participé aux articles publiés dans le magazine en ligne L'Actualité chimique (numéro mars-avril 2021)

V1 Actu chimique 2021 460 461 couv

Les radionucléides dans l'environnement : enjeux sociétaux et défis scientifiques
Sous-thème : Des rayonnements ionisants et des radioéléments...
Mots-clés : Radionucléides, environnement, spéciation, effets, interdisciplinarité.
Par Mirella Del Nero , Gilles Montavon (Subatech)

Les recherches sur le comportement des radionucléides naturels et artificiels (RN) dans l’environnement visent à évaluer, prévoir ou réduire leurs transferts et effets dans les milieux naturels (en lien avec leur spéciation), et recoupent des enjeux sociétaux : sureté des futurs sites de stockage des déchets radioactifs, gestion de sites à radioactivité naturelle renforcée.

Dans ce contexte, la communauté académique se positionne sur la recherche amont autour de grandes questions (base de données sur la chimie des RN en solution et aux interfaces, évaluation des effets des faibles doses, procédés de remédiation) et de questions transverses (modélisation, instrumentation de pointe). Des défis pour le futur sont de développer des études multi-échelles et interdisciplinaires, ce qui est illustré dans cet article par des études du devenir des RN sur le site d’une ancienne mine d’uranium (Rophin, Puy-de-Dôme) et du rôle des matières organiques naturelles.

La radiochimie théorique : de l'interprétation à la prédiction des expériences
Sous-thème : Des rayonnements ionisants et des radioéléments...
Mots-clés : Radiochimie, théorie, méthodes, structure électronique, dynamique moléculaire.
Par Rémi Maurice (Subatech) , Eléonor Acher , Nicolas Galland , Dominique Guillaumont , Florent Réal , Éric Renault , Jérôme Roques , André Severo Pereira Gomes , Bruno Siberchicot , Valérie Vallet

La radiochimie moléculaire se développe pour différents champs d’application, tels que la chimie fondamentale, l’environnement, la sûreté nucléaire ou encore la santé. Les calculs de structures électroniques ou de dynamique moléculaire permettent une compréhension fine des phénomènes physico-chimiques sous-jacents et s’ajoutent le plus souvent aux données expérimentales.

Cet article présente des exemples récents de la communauté scientifique française, afin de montrer les enjeux et difficultés des études théoriques, ainsi que les principaux verrous à lever pour les prochaines années.

Comment la radioactivité peut-elle soigner les gens ?
Sous-thème : …qui interagissent avec le vivant et pour soigner
Mots-clés : Radiochimie, physique nucléaire, radionucléides, imagerie, thérapie, médecine nucléaire.
Par Cyrille Alliot , Ferid Haddad (Subatech - Arronax)

La médecine nucléaire utilise des radionucléides pour des applications en imagerie (émetteurs de positons ou de photons γ) et en thérapie (émetteurs α, β- et d’électrons Auger). La plupart des radionucléides utilisés dans ce contexte sont produits de manière artificielle en faisant appel à la physique nucléaire et la radiochimie pour être en mesure de fournir les activités nécessaires avec une pureté suffisante.

En utilisant l’exemple de la production du cyclotron ARRONAX, cet article présente l’ensemble de la chaine de production des radionucléides médicaux en insistant sur les contraintes de physique et en présentant le panorama des techniques chimiques mises en œuvre.