During the past 60 years, more than 1800 metric tonnes of Pu, and substantial quantities of the “minor” actinides, such as Np, Am and Cm, have been generated in nuclear reactors. Some of these transuranium elements can be a source of energy in fission reactions (e.g., ²³⁹Pu), a source of fissile material for nuclear weapons (e.g., ²³⁹Pu and ²³⁷Np), and of environmental concern because of their long-half lives and radiotoxicity (e.g., ²³⁹Pu and ²³⁷Np). There are two basic strategies for the disposition of these heavy elements: (1) to “burn” or transmute the actinides using nuclear reactors or accelerators; (2) to “sequester” the actinides in chemically durable, radiation-resistant materials that are suitable for geologic disposal. There has been substantial interest in the use of actinide-bearing minerals, especially isometric pyrochlore, A₂B₂O₇ (A=rare earths; B=Ti, Zr, Sn, Hf), for the immobilization of actinides, particularly plutonium, both as inert matrix fuels and nuclear waste forms. Systematic studies of rare-earth pyrochlores have led to the discovery that certain compositions (B=Zr, Hf) are stable to very high doses of alpha-decay event damage. Recent developments in our understanding of the properties of heavy element solids have opened up new possibilities for the design of advanced nuclear fuels and waste forms.

Durant les 60 dernières années, plus de 1800 tonnes de Pu, ainsi que d’importantes quantités d’actinides mineurs, comme Np, Am and Cm, ont été générées dans les réacteurs nucléaires. Quelques-uns de ces transuraniens peuvent être une source d’énergie dans des réactions de fission (par ex., ²³⁹Pu), une source de matériel fissile pour les armes nucléaires (par ex., ²³⁹Pu et ²³⁷Np), et de préoccupation pour l’environnement, en raison de leur longue durée de vie et de leur radiotoxicité (par ex., ²³⁹Pu et ²³⁷Np). Il existe deux stratégies pour l’élimination de ces éléments lourds: (1) « brûler » ou transmuter les actinides en utilisant des réacteurs nucléaires ou des accélérateurs ; (2) « séquestrer » les actinides dans des matériaux stables chimiquement et résistant aux rayonnements, adapté au stockage géologique. Concernant l’immobilisation des actinides, il existe un intérêt dans l’utilisation de minéraux contenant des actinides, notamment le pyrochlore cubique, A₂B₂O₇ (A=terres rares ; B=Ti, Zr, Sn, Hf), particulièrement pour le plutonium, à la fois comme matrice inerte de combustible et comme matrice de stockage de déchets. Les études systématiques de pyrochlores de terres rares ont amené à la découverte que certaines compositions (B=Zr, Hf) sont stables à des doses élevées de dégâts d’irradiation liés aux rayonnements alpha. Les récents progrès dans notre compréhension des propriétés des solides basés sur des éléments lourds ont ouvert de nouvelles possibilités pour concevoir des formes avancées de combustibles nucléaires et de matrices de stockage.