Dans les centrales nucléaires, la fission de l’uranium entraîne la production d’une grande quantité d’énergie mais également de produits de fission dont l’iode moléculaire. Ce dernier est radioactif, il est dangereux pour la santé humaine lorsqu’il est ingéré ou inhalé, ce qui peut arriver à la suite d’un accident nucléaire.

Pour réduire les risques, l’industrie du nucléaire est à la recherche de solutions permettant de rendre plus sûres les installations existantes.

Une des pistes prometteuses est l’utilisation des matériaux les plus poreux du monde : les MOFs (Metal-Organic Framework). De plus et contrairement au charbon actif, actuellement utilisé, les MOFs ne sont pas propagateurs d’incendies, ce qui les rend d’autant plus intéressants pour une utilisation dans un milieu nucléaire. Ainsi, des chercheurs de l’UCCS s’intéressent depuis plusieurs années aux MOFs pour la capture des composés radioactifs et notamment l’iode moléculaire.

Comment fabriquer un MOF ?

Pour fabriquer un MOF, les chercheurs mélangent une petite molécule organique (appelée ligand) et une source de métal. Ce duo va former une structure organisée comportant des pores réguliers, des espaces libres, dans lesquels les composés radioactifs peuvent être capturés. Pour ce projet, le MOF, appelé UiO-66-NH2, est utilisé. Il est très efficace pour absorber l’iode moléculaire et résiste bien aux conditions extrêmes, comme celles d’un accident nucléaire. La préparation de ce MOF a été réalisée dans de l’eau et à température ambiante, des conditions idéales pour permettre une possible industrialisation du projet.

Comment s’est déroulée la recherche ?

En général, les MOFs sont synthétisés à l’état de poudre, ce qui n’est pas idéal pour une utilisation industrielle. En s’appuyant sur les savoir-faire des équipes MATHYB et MATCAT, mais également via une collaboration avec l’Université Euro-Méditerranéenne de Fès (Maroc), ce MOF a été préparé en présence d’un biopolymère, une molécule naturelle, afin de former des films stables et flexibles permettant de capturer une grande quantité d’iode moléculaire. La caractérisation fine de ces matériaux composites a été rendue possible grâce aux pôles RMN et microscopie de la Plateforme de Caractérisation Avancée de l’Institut Chevreul, ainsi que la plateforme AFM de l’UCCS située à Lens.

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Par Jérémy Dhainaut, Nisrine Hammi, Mohamed Boundor, Shuo Chen, Nelly Couzon, Abdelkrim El Kadib, Anthony Ferri, Frederique Pourpoint, Thierry Loiseau, Christophe Volkringer, Sebastien Royer, et al.