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Tout savoir (ou presque) sur l’uranium ?

L’uranium est un métal lourd que l’on trouve sur Terre à l’état naturel, dans la croûte terrestre et même dans l’eau de mer. Présent dans différents types de minerai, l’uranium est environ 1 000 fois plus abondant que l’or !

Où trouve-t-on de l’uranium dans le monde ?

Les principaux gisements d’uranium se trouvent en Australie, au Canada, en Russie, au Niger, en Afrique du Sud, en Namibie, au Brésil et au Kazakhstan et en Mongolie. En France, il en existe en Vendée et dans le Limousin, mais ils sont en voie d’épuisement.

Un peu de chimie pour comprendre

L’uranium est un élément chimique de symbole U et qui porte le numéro atomique 92. L’uranium naturel est constitué de trois isotopes : l’uranium 238, le plus lourd et le plus abondant, l’uranium 235 et l’uranium 234.

L’uranium 235 est le seul isotope fissile. Cela veut dire qu’il peut se fragmenter sous l’effet d’un neutron. Explication : sous l’effet de la collision avec le neutron, son noyau se casse, c’est ce que l’on appelle la fission. Celle-ci produit des rayonnements* et une énorme quantité de chaleur. Le noyau le plus facile à casser est celui de l’atome d’uranium. Dans les centrales nucléaires, on utilise la chaleur produite par la fission nucléaire pour produire de l’électricité.

*Rayonnement : émission et propagation d’énergie visible ou invisible.

Le saviez-vous ?

Zoom sur la réaction en chaîne

La fission du noyau de l’atome libère aussi des neutrons qui vont, à leur tour, casser d’autres noyaux et ainsi de suite. Cette répétition de la fission s’appelle la « réaction en chaîne ».

De la mine à la centrale : comment transforme-t-on l’uranium ?

La teneur du minerai extrait des mines est souvent assez faible. On doit donc concentrer l’uranium de ces minerais. Comment ? Les roches sont concassées et finement broyées puis l’uranium est extrait grâce à différentes opérations chimiques. C’est ce qu’on appelle le traitement, dont le résultat est une pâte jaune appelée yellow cake contenant 75 % d’oxyde d’uranium.

Le yellow cake est ensuite purifié par une série de transformations chimiques et converti sous une forme fluorée (UF6 : 6 atomes de fluor pour un atome d’uranium). C’est ce qu’on appelle l’opération de « conversion ». Cette forme chimique pure se présente sous forme de cristaux solides blancs à température et pression ambiantes, utilisée pour son entreposage et son transport. Elle sera mise sous forme gazeuse pour l’étape suivante, qui est l’enrichissement. En effet, pour alimenter les réacteurs nucléaires et produire de l’électricité, l’uranium naturel doit absolument être enrichi en uranium 235. On concentre ainsi l’uranium 235 à une teneur de 3 à 5%, soit jusqu’à 7 fois la teneur que l’on trouve dans le yellow cake, grâce à l’opération d’enrichissement.
Yellow cake sur filtre à bande. Usine de Muyunkum, Kazakhstan Yellow cake sur filtre à bande. Usine de Muyunkum, Kazakhstan © Orano / Amankulov Janarbek Aman

Chiffres clé

Dans 100 kg d’uranium naturel, il y a 99,3 kg d’uranium 238 et 0,7 kg d’uranium 235, soit seulement 0,7 % !

Avec un seul kilo d’uranium enrichi, on produit autant d’énergie qu’avec 160 tonnes de charbon

Une fois traité, l’uranium enrichi en U235 devient une poudre noire. On la transforme en pastilles de 7 grammes que l’on introduit dans des tubes métalliques de 4 mètres de long. L’ensemble prend le nom de « crayon ». Hermétiquement fermés, ces crayons sont rassemblés pour constituer un « assemblage combustible », contenant 264 crayons, qui va permettre de produire de l’électricité.

Uranium 235
Uranium et charbon

À titre d’exemple, le cœur d’un réacteur à eau sous pression de 900 MWe comporte 157 assemblages, soit plus de 11 millions de pastilles. Une seule de ces pastilles fournit autant d’énergie qu’une tonne de charbon. 

Utilisé au sein des centrales nucléaires, le minerai d’uranium transformé va permettre de produire de l’électricité. Chaque assemblage fabriqué permet d’alimenter une ville de 100 000 habitants en énergie pendant un an pour des besoins domestiques ! Et donc, 3 assemblages à partir d’un cylindre d’uranium enrichi.

uranium-enrichi

Le saviez-vous ?

Un grand pas pour la révolution…énergétique !

C’est en 1789, que le minerai d’uranium a été découvert. On lui a donné ce nom en l’honneur de la planète Uranus.

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