91 – Protactinium (Pa)
Le protactinium (anciennement protoactinium)
est un métal gris argenté dense qui réagit facilement avec l'oxygène,
la vapeur
d'eau et les acides inorganiques.
Il forme divers composés chimiques dans
lesquels il est habituellement présent dans l'état d'oxydation +5, mais
il peut
également assumer +4 et même les états +3 ou +2 .
Les concentrations de protactinium dans la
croûte terrestre sont généralement de quelques parties par milliard,
mais
peuvent atteindre jusqu'à quelques parties par million dans certains
gisements
d'uraninite.
En raison de sa rareté, de sa forte
radioactivité et de sa toxicité élevée, le protactinium n'est
actuellement
utilisé qu’en dehors de la recherche scientifique et, à cette fin, le
protactinium est principalement extrait du combustible nucléaire usé.
Le protactinium a été identifié pour la
première fois en 1913 par Kasimir Fajans et Oswald Helmuth Göhring et
nommé
brevium en raison de la courte demi-vie de l'isotope spécifique étudié,
à
savoir le protactinium-234. Un isotope plus stable du protactinium,231Pa,
a été découvert en 1917/18 par Otto Hahn et Lise Meitner, et ils ont
choisi le
nom proto-actinium, mais l'IUPAC l'a finalement nommé "protactinium"
en 1949 et a confirmé Hahn et Meitner comme découvreurs.
Le nouveau nom signifiait "précurseur
(nucléaire) de l'actinium" et reflétait que l'actinium est un
produit de la désintégration radioactive du protactinium.
John Arnold Cranston (travaillant avec
Frederick Soddy et Ada Hitchins) est également crédité d’avoir
découvert
l'isotope le plus stable en 1915, mais a retardé son annonce parce
qu’il était
appelé pour le service dans la première guerre mondiale.
L'isotope le plus ancien et le plus abondant
(près de 100%) du protactinium, le protactinium 231, a une demi-vie de
32 760
ans et est un produit de désintégration de l'uranium 235.
Des traces beaucoup plus petites de l'isomère
nucléaire à courte durée de vie protactinium-234m se produisent dans la
chaîne
de désintégration de l'uranium-238.
Le protactinium-233 résulte de la
désintégration du thorium-233 dans le cadre de la chaîne des événements
utilisés pour produire l'uranium 233 par irradiation neutronique du
thorium-232.
Il s'agit d'un produit intermédiaire
indésirable dans les réacteurs nucléaires à base de thorium et il est
donc
retiré de la zone active du réacteur pendant le processus de sélection.
L'analyse des concentrations relatives de
divers isotopes de l'uranium, du thorium et du protactinium dans l'eau
et les
minéraux est utilisée pour la datation radiométrique des sédiments
remontant à
175 000 ans et pour la modélisation de divers processus géologiques.
Lectures en français
*Futura Sciences :
protactinium
