Le Laboratoire national d'Oak Ridge aux États-Unis fait progresser un nouveau procédé pour augmenter la production de californium-252

Le Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL), relevant du Département de l'Énergie des États-Unis, fait progresser un nouveau procédé de séparation du californium-252 (Cf-252) afin de répondre à une demande croissante du marché. Selon le laboratoire, ce procédé, développé sur près d'une décennie, pourrait réduire d'environ une semaine le cycle de production du californium-252, améliorant considérablement l'efficacité de traitement sans altérer la qualité du produit.

Le californium-252 est un radio-isotope émetteur de neutrons, utilisé pour le démarrage de réacteurs nucléaires, la détection du combustible des nouveaux réacteurs, ainsi que dans la diagraphie de puits de pétrole, l'analyse du charbon, la sécurité portuaire, les scanners de barres de combustible et l'étalonnage d'instruments. L'ORNL indique qu'il est le seul producteur de californium-252 dans le monde occidental. Avec le financement du Bureau de la recherche et de la production des isotopes du Département de l'Énergie des États-Unis, l'ORNL produit le californium-252 et le fournit à une alliance industrielle, qui le transforme en sources scellées avant de le distribuer aux clients du monde entier.

Samantha Schreier, chef de projet du californium-252 à l'ORNL, a déclaré qu'avec la hausse de la demande liée à l'énergie nucléaire et l'augmentation des besoins en sources de neutrons pour la sécurité nationale et les applications industrielles, le laboratoire souhaite accroître davantage sa production de californium-252. Elle a indiqué que la production de californium-252 entre dans une nouvelle phase, le laboratoire relevant à la fois ses normes internes et élargissant ses capacités de production d'éléments lourds.

Actuellement, l'ORNL effectue généralement une production de californium-252 tous les deux ans. Le laboratoire a évalué la possibilité de passer à une production annuelle, mais a jugé cette approche inappropriée compte tenu des coûts, des ressources limitées en cellules chaudes et de la demi-vie du californium-252 d'environ 2,6 ans. Par conséquent, l'augmentation de la production s'orienterait vers l'accroissement du nombre de cycles d'irradiation des cibles de curium dans le réacteur isotopique à haut flux (HFIR), ainsi que vers l'amélioration de l'efficacité du traitement radiochimique en aval.

L'amélioration essentielle du nouveau procédé provient de la radiochimiste de l'ORNL, Leticia Delmau. Au cours des dernières décennies, l'ORNL a utilisé l'acide di-(2-éthylhexyl)phosphorique (HDEHP) pour séparer les actinides trivalents et les lanthanides des solutions de dissolution des cibles. Cette méthode nécessite d'abord une réduction considérable de l'acidité de la solution, une étape qui prend à elle seule environ une semaine.

Delmau a proposé d'utiliser des molécules neutres pour capturer les éléments cibles dans des solutions à haute acidité, contournant ainsi l'étape longue de réduction de l'acidité. Depuis 2015, elle a successivement validé le procédé à l'aide de petites quantités de déchets liquides, de solutions réelles de dissolution de cibles et de matériaux issus de lots de production partiels ; lors du lot de production de 2025, le procédé a fait l'objet d'un test complet.

Les résultats des tests montrent que le procédé amélioré à cycle unique peut éliminer de la solution de californium-252 d'autres isotopes produits lors de la fission, tels que l'américium, le curium et le cérium, avec un taux d'élimination atteignant 95 %, offrant une efficacité de séparation comparable à l'ancien procédé, mais avec un temps considérablement réduit. L'ORNL indique que ce procédé continuera d'être optimisé et mis en service lors du prochain cycle de production.