L'uranium naturel est un élément qui a longtemps été un sujet controversé. D'un côté, il y a la croyance qu'il s'agit d'un élément naturel présent dans la croûte terrestre et qu'il peut être extrait en toute sécurité ; de l'autre côté, il y a ceux qui croient que l'uranium est artificiel et que son extraction pose de graves risques pour la santé humaine.
Au sens large, le minerai d'uranium naturel désigne les ressources en uranium naturel (y compris le minerai d'uranium et l'uranium contenu dans l'eau de mer) et celles ayant la même composition isotopique que l'uranium naturel.
Il s'agit strictement de l'uranium métallique et de ses composés (oxydes, fluorures, carbures, nitrures). Lorsqu'il est utilisé par rapport à l'uranium enrichi et à l'uranium appauvri, il est utilisé dans ce sens limité.
L'uranium naturel extrait de l'uranium contient une proportion approximative de 99,3 % d'isotope 238 et 0,7 % d'isotope 235. Parmi ceux-ci, les radio- isotopes de l'uranium 235 peuvent être utilisés comme combustible nucléaire dans un réacteur nucléaire.
Au début du XXIe siècle, le réacteur de puissance le plus utilisé pour produire de l'électricité dans le monde était le réacteur nucléaire à eau légère. L'uranium est un élément naturel qui est extrait est converti en uranium enrichi en augmentant la proportion d'uranium 235 dans les usines d'enrichissement de l'uranium pour être utilisé dans les réacteurs à eau légère.
L'uranium non concentré est appelé uranium naturel.
Qu'est-ce que l'uranium ?
L'uranium est un métal lourd présent en petites quantités dans la plupart des roches, du sol et de l'eau. Cependant, il est plus abondant à certains endroits qu'à d'autres et peut être extrait du sol.
Martin Heinrich Klaproth, un chimiste allemand, l'a découvert en 1789. Il a été nommé d'après la planète Uranus, découverte huit ans plus tôt.
C'est un élément radioactif, ce qui signifie qu'il émet des radiations lors de sa désintégration. Par exemple, la demi-vie de l'uranium 238 (l'isotope le plus courant) est de 4,468 milliards d'années, ce qui signifie qu'il faut autant de temps pour que la moitié d'un échantillon d'uranium 238 se désintègre en plomb 206.
Cet élément chimique est utilisé dans les armes nucléaires et les réacteurs en raison de ses propriétés uniques. Lorsque les atomes d'uranium sont bombardés de neutrons, ils se séparent (fission), libérant de l'énergie et davantage de neutrons. Cette réaction en chaîne peut être utilisée pour générer de l'électricité ou créer une explosion.
Il apparaît dans le tableau périodique moderne avec le numéro atomique 92.
L'uranium est-il artificiel ou naturel ?
L'uranium est un métal radioactif qui se produit naturellement. Les États-Unis, la Russie et la France ont le plus de réserves d'uranium.
L'uranium naturel se trouve en petites quantités dans toutes les roches, le sol et l'eau. Ces minéraux sont plus fréquents dans certains types de roches que dans d'autres. Des gisements de minerai d'uranium se trouvent dans de nombreux pays du monde. L'Australie, le Canada, le Kazakhstan et le Niger possèdent les plus grandes réserves de minerai d'uranium.
Les États-Unis utilisent environ un cinquième de tout l'uranium extrait chaque année. La majeure partie de cet uranium est utilisée comme combustible pour les réacteurs nucléaires afin de produire de l'électricité.
D'où vient l'uranium ?
L'uranium se trouve dans la nature en petites quantités. En fait, presque toutes les roches et tous les sols contiennent de l'uranium. Cependant, seule une infime fraction de cet uranium se trouve à des concentrations suffisamment élevées pour être exploitée à des fins commerciales.
Il se produit naturellement dans la Terre à la suite de la désintégration des radionucléides présents dans les roches et le sol. La croûte terrestre contient une concentration moyenne d'uranium de 2 à 4 parties par million (ppm). Pour la perspective, c'est à peu près la même concentration que l'étain ou le molybdène. Les 15 pieds (4,6 mètres) supérieurs de la surface de la Terre contiennent plus de 99 % des réserves mondiales connues de minerai d'uranium.
Alors que la plupart des gisements d'uranium se trouvent dans des roches crustales continentales stables, certains gisements importants se trouvent dans des bassins sédimentaires associés à d'anciennes ceintures de montagnes. De plus, les gisements liés aux ceintures de montagnes ont tendance à être plus anciens et à avoir des teneurs plus élevées que les autres types de gisements.
Origine et formation de l'uranium naturel
Comme d'autres éléments de numéro atomique supérieur à celui du fer, les atomes d'uranium se sont formés dans les supernovae. Les principaux isotopes de l'uranium étaient 235-U, 238-U et 236-U, qui s'étaient entièrement transformés en thorium en raison de la courte demi-vie.
Lorsque la planète Terre s'est formée, le taux de l'isotope 235-U était proche de 3 % par rapport aux 0,711 % actuels. Par conséquent, une concentration initiale plus élevée de 235 U pourrait déclencher une réaction de fission en chaîne dans des conditions appropriées. Ainsi, l'un des rares réacteurs nucléaires naturels situés au Gabon, en Afrique, a été créé dans le gisement d'uranium d'Oklo.
Où trouve-t-on l'uranium dans la nature ?
L'uranium est largement distribué dans la croûte terrestre et l'eau de mer et est estimé à 40 fois plus que l'argent et l'étain. Parmi elles, les réserves récupérables prouvées sont estimées à 5,47 millions de tonnes.
Les principaux pays disposant de ressources en uranium sont l'Australie, le Kazakhstan, le Canada, l'Afrique du Sud et les États-Unis, par ordre décroissant de réserves. En outre, il est possible que la République populaire démocratique de Corée (République de Corée, Conseil japonais de l'industrie de l'énergie atomique), avec environ 4 millions de tonnes de réserves exploitables, dépasse la réserve numéro un prouvée de l'Australie.
Quelles sont les différentes formes d'uranium ?
Cet élément se trouve dans la nature sous plusieurs formes différentes. La forme la plus courante est l'U-238, qui représente plus de 99 % de l'uranium naturel. Les autres formes naturelles d'uranium comprennent l'U-235 (0,7 %), l'U-234 (0,006 %) et une infime quantité d'U-236 (moins de 0,001 %).
L'U-235 est la forme d'uranium utilisée dans les réacteurs nucléaires et les armes. Il est relativement rare, constituant moins de 1 % de l'uranium naturel.
L'uranium 234 est également présent en quantités minimes dans la nature, mais il n'est pas utilisé dans les réacteurs ou les armes.
L'U-238 est la forme la plus courante de cet élément, constituant plus de 99 % de l'uranium naturel. Il ne peut pas être utilisé dans des armes nucléaires ou des centrales nucléaires car il n'est pas suffisamment radioactif. Cependant, il peut être converti en plutonium, qui peut être utilisé dans ces utilisations. Il se désintègre en émettant une particule alpha.
L'uranium comme combustible nucléaire dans les centrales nucléaires
Les centrales nucléaires utilisent l'uranium comme combustible nucléaire pour produire de l'électricité. On peut le trouver sur le sol partout dans le monde. Il est extrait et raffiné pour créer du combustible de réacteur.
L'extraction et le traitement sont un processus complexe qui consiste à extraire le minerai d'uranium du sol, à le traiter pour éliminer les impuretés, puis à l'enrichir pour augmenter sa teneur en uranium.
Une fois l'uranium extrait et traité, il doit être enrichi avant d'être utilisé comme combustible dans un réacteur nucléaire. L'enrichissement consiste à augmenter le pourcentage d'uranium 235 dans l'échantillon d'uranium. Cela se fait en séparant les isotopes plus légers de l'uranium des plus lourds par centrifugation.
L'enrichissement est essentiel dans la fabrication du combustible nucléaire, car seul l'uranium avec un pourcentage élevé d'uranium 235 subira une fission lorsqu'il sera touché par un neutron, libérant de l'énergie qui peut être exploitée pour produire de l'électricité.
Après enrichissement, l'uranium enrichi est mis sous forme de pastilles empilées à l'intérieur de tiges métalliques appelées assemblages combustibles sous forme de dioxyde d'uranium. Ces assemblages combustibles sont ensuite placés à l'intérieur du cœur du réacteur, où ils subiront une fission nucléaire et de la chaleur pour produire de la vapeur, qui entraînera des turbines pour produire de l'électricité.
L'hexafluorure d'uranium est le gaz le plus lourd connu. Grâce à la lourdeur de ses molécules, il est possible d'utiliser la centrifugation pour séparer les isotopes 235 U et 238 U, obtenant ainsi de l'uranium enrichi.
Désintégrations de l'uranium
L'uranium est un élément radioactif qui se désintègre avec le temps, émettant de l'alpha. La demi-vie de l'uranium est de 4,5 milliards d'années, ce qui signifie qu'il faut autant de temps pour que la moitié des atomes d'uranium d'un échantillon se désintègrent. Ce produit de désintégration est utilisé pour dater les roches et autres matières nucléaires.
Conclusion
En conclusion, l'uranium naturel se trouve naturellement dans l'environnement et peut être extrait pour être utilisé dans diverses industries et applications de l'énergie nucléaire. Cependant, il est essentiel de noter que l'uranium naturel doit subir un processus de raffinage avant de pouvoir être utilisé en toute sécurité dans ces applications ; ce processus consiste à enrichir ou à purifier l'uranium de ses autres isotopes.
Bien que l'uranium naturel soit présent à l'état naturel, il existe également des sources artificielles d'uranium enrichi ou purifié utilisables. En fin de compte, la question de savoir si vous devez vous approvisionner en uranium enrichi naturel ou artificiel dépend de vos besoins et exigences spécifiques.
