L'uranium liquide se comporte étrangement sous l'effet de la chaleur. Ses liaisons atomiques, loin de s'allonger, se rétractent. Ce phénomène étonnant pourrait bien changer la conception des futurs réacteurs nucléaires.
À l'Oak Ridge National Laboratory (ORNL), une équipe a analysé ce comportement étonnant. Grâce à une combinaison de modélisations et d'expériences avec la Source de Neutrons de Spallation (SNS), ils ont découvert des propriétés jamais vues auparavant.
Dans cette illustration, les neutrons produits au niveau de la SNS (points violets) se dispersent sur l'UCl3 fondu, représenté en vert, révélant sa structure atomique. Les globules jaunes et blancs (données simulées) représentent les liaisons oscillantes de l'UCI3.
Crédit: Alex Ivanov/ORNL, Département américain de l'énergie Pour la première fois, les scientifiques ont observé comment le trichlorure d'uranium (UCl₃) - ou sel d'uranium - se contracte sous l'effet de la chaleur. Une propriété surprenante, alors que la plupart des matériaux se dilatent.
Une avancée rendue possible grâce aux instruments ultra-performants de la SNS, l'une des plus brillantes sources de neutrons au monde. En bombardant le sel d'uranium fondu avec des neutrons et en analysant leur diffusion, ils ont pu cartographier précisément sa structure atomique.
En examinant les liaisons chimiques de l'UCl3 à l'échelle atomique, les chercheurs ont vu des longueurs de liaison se contracter et s'allonger de façon cyclique, à une vitesse extrêmement rapide. Ce mouvement révèle une alternance entre états covalents et ioniques, très inhabituel pour ce type de sel.
Ces résultats éclairent d'un jour nouveau le comportement des actinides, comme l'uranium, à des températures extrêmes. Cette découverte pourrait faciliter la conception de réacteurs nucléaires plus sûrs et efficaces, tout en ouvrant de nouvelles pistes pour gérer les déchets nucléaires.
La recherche a été menée dans le cadre de l'initiative "Molten Salts in Extreme Environments" du Département de l'Énergie américain. Ce projet implique des collaborations avec des laboratoires de renom comme Brookhaven et Argonne.
Ces nouvelles données modifient les théories existantes et ouvrent des perspectives inattendues pour l'énergie nucléaire de demain.
Le trichlorure d'uranium (UCl₃) en détails
Le trichlorure d'uranium (UCl₃) est un sel d'uranium où l'uranium est lié à trois atomes de chlore. Ce composé joue un rôle clé dans la recherche scientifique, notamment pour étudier les propriétés chimiques et physiques des matériaux contenant de l'uranium. UCl₃ est souvent utilisé dans des laboratoires spécialisés pour explorer des réactions chimiques complexes ou pour synthétiser d'autres composés à base d'uranium.
Comme tous les sels d'uranium, le trichlorure d'uranium est manipulé avec de grandes précautions. Sa radioactivité et sa toxicité exigent des conditions de travail strictement contrôlées pour protéger les chercheurs et éviter toute contamination. Les laboratoires travaillant avec ce composé sont équipés pour prévenir les risques d'exposition, en utilisant des équipements de protection spécialisés et des protocoles de sécurité rigoureux.
En dehors de la recherche scientifique, UCl₃ a peu d'applications industrielles directes en raison des risques liés à sa manipulation. Néanmoins, il reste un composant essentiel dans certains domaines de la physique nucléaire et de la chimie, où il est utilisé pour approfondir notre compréhension des éléments radioactifs et de leurs interactions.