Uranium : ce qu'il faut retenir
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.
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.
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.
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.
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.
- 53 % des Français considèrent que le nucléaire est essentiel pour l’indépendance énergétique de la France (source : enquête BVA/Orano - mai 2021)
- La part de l’électricité nationale d’origine nucléaire est de 67,1 % en France.
- Avec un seul kilo d’uranium enrichi, on produit autant d’énergie qu’avec 160 tonnes de charbon
- La plupart des études mondiales prévoient un doublement, voire un triplement de la demande électrique d’ici 2050.
- 1 g de plutonium ou 100 g d’uranium naturel ont le même potentiel énergétique qu’une tonne de pétrole !
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