Robert Guillaumont

Robert Guillaumont a débuté ses recherches sur l’identification des espèces chimiques du protactinium, Pa (Z = 91), en solutions aqueuses. Il a montré qu’au degré d’oxydation 5, elles sont toutes formées autour du motif Pa=O (sauf en milieux fluorhydrique) et que dans les espèces au degré d’oxydation 4, le protactinium a la structure électronique 5f1. C’était la première preuve que les électrons 5f apparaissent dans l’atome de protactinium et que cet élément est la tête de la série des éléments 5f de Z > 91, comprise dans la série des actinides (Ac à Lr). Pa(V) se comporte comme un élément « 6d », Pa(IV) se comporte comme un élément « 5f ». Ces résultats duals ont été confirmés plus tard, notamment par spectroscopies d’absorption des rayons X, méthodes plus performantes que la spectroscopie optique de l’époque, et par des calculs selon plusieurs théories.

Il a poursuivi et étendu, avec ses collègues radiochimistes, ses recherches sur la chimie des actinides en solution pour mettre en évidence l’influence du peuplement de la sous couche relativiste 5f sur les propriétés thermodynamiques des espèces de ces éléments. Pour cela il a mesuré les constantes de formation de séries de complexes M(IV) – Th à Pu- ou M (III) – Am à Fm- dans lesquelles M a une structure 5fq. Ces études ont été réalisées avec des concentrations d’éléments très faible pour éviter la formation de polymères et parce qu’au-delà du curium il faut synthétiser par réactions nucléaires des isotopes de Bk, Es et Fm, auprès d'accélérateurs de particules et les séparer des cibles irradiées, ce qu'il a fait à Orsay. Pour conduire la plupart de ses recherches il a développé la méthodologie pour l’étude des équilibres de spéciation dans les solutions extrêmement diluées (ce que permet la radioactivité jusque vers 10-14 M), et il a poussé, sur le plan théorique, la description du comportement thermodynamique de quelques atomes en termes de déviation par rapport à la loi d'action de masse. Ces développements ont donné un fondement aux expériences de chimie sur les éléments 6d (Z>103), produits atome par atome par les radiochimistes auprès des accélérateurs d’ions lourds. Dans ces études il a montré l'existence de l’“effet tétrade” pour des complexes d'actinides trivalents, effet qui reflète une extra-stabilisation de l'état fondamental des actinides pour 1/4, 1/2 et 3/4 du remplissage de la sous-couche 5f. Celle-ci est plus prononcée que pour la série des lanthanides (éléments 4f), qu’il a aussi mesurée, avec des isotopes radioactifs de ces éléments pour effectuer des mesures simultanées.

Il en a parallèlement participé à l’étude de l’influence de la structure 5fq sur les propriétés spectroscopiques des ions M4+ - Pa à Np - dans les des phases solides monocristallines à 4 K°. Cela permet d’accéder à la comparaison des effets de champ cristallin. Il a également examiné, aux plans expérimental et semi-théorique, les transferts électroniques des éléments 5f (et 4f) dans des systèmes biphasés d’extractions par solvants, ce qui donne des indications sur la covalence des liaisons chimiques dans les espèces présentes dans les phases. Les études sur ces sujets ont été développées par modélisation moléculaire par d’autres chercheurs.

Finalement, après 1990, c'est sur les problèmes fondamentaux de migration des radionucléides dans l'environnement (spéciation, effet de concentration, rétention sur les colloïdes) et de séparations sélectives des actinides/lanthanides des éléments constituant le combustible nucléaire irradié qu’il a terminé ses recherches. Ces domaines de recherches ont été ouverts par la nécessité de trouver une solution à la gestion des déchets radioactifs de haute activité à vie longue par stockage géologique ou transmutation.

Les thèmes de recherche de R. Guillaumont sont à l’amont des nombreux problèmes de chimie/radiochimie que l’on rencontre le « nucléaire » : chimie des actinides de l'uranium au curium dans les diverses étapes des cycles du combustible nucléaire et de la gestion des déchets radioactifs.

Il publié plus de 250 articles scientifiques, des articles de vulgarisation et a écrit plusieurs livres (voir CV et liste des publications) 
 

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Dernière mise à jour de la page : 5 août 2025