Composés d'uranium. Uranium radioactif

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URANUS, U (uranium), élément chimique métallique de la famille des actinides, qui comprend Ac, Th, Pa, U et des éléments transuraniens (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). L'uranium a gagné en importance en raison de son utilisation dans les armes nucléaires et l'énergie nucléaire. Les oxydes d'uranium sont également utilisés pour colorer le verre et la céramique.

Être dans la nature.

La teneur en uranium de la croûte terrestre est de 0,003 % et on le trouve dans la couche superficielle de la terre sous la forme de quatre types de sédiments. Il s'agit d'abord de filons d'uraninite, ou brai d'uranium (dioxyde d'uranium UO 2), très riche en uranium, mais rare. Ils sont accompagnés de gisements de radium, puisque le radium est un produit direct de la désintégration isotopique de l'uranium. De telles veines se trouvent au Zaïre, au Canada (Grand Lac de l'Ours), en République tchèque et en France. La deuxième source d'uranium est constituée de conglomérats de minerais de thorium et d'uranium ainsi que de minerais d'autres minéraux importants. Les conglomérats contiennent généralement des quantités suffisantes d’or et d’argent pour être récupérés, l’uranium et le thorium étant des éléments associés. De grands gisements de ces minerais se trouvent au Canada, en Afrique du Sud, en Russie et en Australie. La troisième source d'uranium est constituée de roches sédimentaires et de grès riches en carnotite minérale (uranyle vanadate de potassium), qui contient, en plus de l'uranium, une quantité importante de vanadium et d'autres éléments. De tels minerais se trouvent dans les États occidentaux des États-Unis. Les schistes fer-uranifères et les minerais de phosphate constituent une quatrième source de sédiments. De riches gisements se trouvent dans les schistes de Suède. Certains minerais de phosphate au Maroc et aux États-Unis contiennent des quantités importantes d'uranium, et les gisements de phosphate en Angola et en République centrafricaine sont encore plus riches en uranium. La plupart des lignites et certains charbons contiennent généralement des impuretés d'uranium. Des gisements de lignite riches en uranium ont été découverts dans le Dakota du Nord et du Sud (États-Unis) et des charbons bitumineux en Espagne et en République tchèque.

Ouverture.

Uranus a été découvert en 1789 par le chimiste allemand M. Klaproth, qui a nommé cet élément en l'honneur de la découverte de la planète Uranus 8 ans plus tôt. (Klaproth était le principal chimiste de son époque ; il a également découvert d'autres éléments, notamment Ce, Ti et Zr.) En fait, la substance obtenue par Klaproth n'était pas de l'uranium élémentaire, mais une forme oxydée de celui-ci, et l'uranium élémentaire a été obtenu pour la première fois par le chimiste français E. .Peligo en 1841. Du moment de la découverte jusqu'au 20e siècle. L'uranium n'avait pas l'importance qu'il a aujourd'hui, même si bon nombre de ses propriétés physiques, ainsi que sa masse atomique et sa densité, ont été déterminées. En 1896, A. Becquerel établit que les sels d'uranium possèdent un rayonnement qui éclaire une plaque photographique dans l'obscurité. Cette découverte a incité les chimistes à rechercher dans le domaine de la radioactivité et en 1898, les physiciens français époux P. Curie et M. Sklodowska-Curie ont isolé des sels des éléments radioactifs polonium et radium, et E. Rutherford, F. Soddy, K. Fayans. et d'autres scientifiques ont développé la théorie de la désintégration radioactive, qui a jeté les bases de la chimie nucléaire et de l'énergie nucléaire modernes.

Premières utilisations de l'uranium.

Bien que la radioactivité des sels d'uranium soit connue, leurs minerais dans le premier tiers de ce siècle n'étaient utilisés que pour obtenir le radium qui les accompagnait, et l'uranium était considéré comme un sous-produit indésirable. Son utilisation se concentrait principalement dans la technologie céramique et la métallurgie ; Les oxydes d'uranium étaient largement utilisés pour colorer le verre dans des couleurs allant du jaune pâle au vert foncé, ce qui a contribué au développement d'une production de verre peu coûteuse. Aujourd’hui, les produits issus de ces industries sont identifiés comme fluorescents sous les rayons ultraviolets. Pendant la Première Guerre mondiale et peu de temps après, l'uranium sous forme de carbure a été utilisé dans la production d'aciers à outils, similaires au Mo et au W ​​; 4 à 8 % d'uranium ont remplacé le tungstène, dont la production était alors limitée. Pour obtenir des aciers à outils en 1914-1926, plusieurs tonnes de ferrouranium contenant jusqu'à 30 % (en masse) d'U étaient produites chaque année. Cependant, cette utilisation de l'uranium n'a pas duré longtemps.

Utilisations modernes de l'uranium.

L'industrie de l'uranium a commencé à prendre forme en 1939, lorsque la fission de l'isotope de l'uranium 235 U a été réalisée, ce qui a conduit à la mise en œuvre technique de réactions en chaîne contrôlées de fission de l'uranium en décembre 1942. C'est la naissance de l'ère de l'atome. , lorsque l'uranium est passé d'un élément insignifiant à l'un des éléments les plus importants de la société vivante. L’importance militaire de l’uranium pour la production de la bombe atomique et son utilisation comme combustible dans les réacteurs nucléaires a provoqué une augmentation astronomique de la demande d’uranium. La chronologie de la croissance de la demande en uranium basée sur l'histoire des sédiments du Grand Lac de l'Ours (Canada) est intéressante. En 1930, de la mélange de goudron, un mélange d'oxydes d'uranium, a été découvert dans ce lac, et en 1932, une technologie de purification du radium a été mise en place dans cette zone. De chaque tonne de minerai (mélange de résine), on a obtenu 1 g de radium et environ une demi-tonne de sous-produit, du concentré d'uranium. Cependant, il y avait peu de radium et son extraction fut arrêtée. De 1940 à 1942, le développement reprit et le minerai d'uranium commença à être expédié vers les États-Unis. En 1949, une purification similaire de l'uranium, avec quelques améliorations, a été utilisée pour produire de l'UO 2 pur. Cette production s'est développée et constitue aujourd'hui l'une des plus grandes installations de production d'uranium.

Propriétés.

L'uranium est l'un des éléments les plus lourds présents dans la nature. Le métal pur est très dense, ductile, électropositif avec une faible conductivité électrique et hautement réactif.

L'uranium a trois modifications allotropiques : un-l'uranium (réseau cristallin orthorhombique), existe dans la plage allant de la température ambiante à 668°C ; b-l'uranium (réseau cristallin complexe de type tétragonal), stable entre 668 et 774°C ; g-uranium (réseau cristallin cubique centré), stable de 774°C jusqu'au point de fusion (1132°C). Puisque tous les isotopes de l’uranium sont instables, tous ses composés présentent une radioactivité.

Isotopes de l'uranium

238 U, 235 U, 234 U sont présents dans la nature dans un rapport de 99,3 : 0,7 : 0,0058, et le 236 U est présent à l'état de traces. Tous les autres isotopes de l'uranium de 226 U à 242 U sont obtenus artificiellement. L'isotope 235 U est particulièrement important. Sous l'influence de neutrons lents (thermiques), il se divise, libérant une énergie énorme. La fission complète de 235 U entraîne la libération d'un « équivalent d'énergie thermique » de 2H 10 7 kWh h/kg. La fission de 235 U peut être utilisée non seulement pour produire de grandes quantités d’énergie, mais également pour synthétiser d’autres éléments actinides importants. L'uranium isotopique naturel peut être utilisé dans les réacteurs nucléaires pour produire des neutrons produits par la fission de 235 U, tandis que les neutrons en excès non requis par la réaction en chaîne peuvent être capturés par un autre isotope naturel, entraînant la production de plutonium :

Lorsque le 238 U est bombardé de neutrons rapides, les réactions suivantes se produisent :

Selon ce schéma, l'isotope le plus courant 238 U peut être converti en plutonium 239, qui, comme le 235 U, est également capable de fission sous l'influence de neutrons lents.

Actuellement, un grand nombre d'isotopes artificiels de l'uranium ont été obtenus. Parmi eux, l’233 U est particulièrement remarquable car il fissile également lorsqu’il interagit avec des neutrons lents.

Certains autres isotopes artificiels de l'uranium sont souvent utilisés comme traceurs radioactifs dans la recherche chimique et physique ; c'est avant tout b- émetteur 237 U et un- émetteur 232 U.

Relations.

L'uranium, un métal hautement réactif, a des états d'oxydation de +3 à +6, est proche du béryllium dans la série d'activités, interagit avec tous les non-métaux et forme des composés intermétalliques avec Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg , Mg, Ni, Pb, Sn et Zn. L'uranium finement broyé est particulièrement réactif et à des températures supérieures à 500°C, il entre souvent dans des réactions caractéristiques de l'hydrure d'uranium. L'uranium en morceaux ou les copeaux brûlent vivement entre 700 et 1 000 °C, et les vapeurs d'uranium brûlent déjà entre 150 et 250 °C ; l'uranium réagit avec le HF entre 200 et 400 °C, formant de l'UF 4 et du H 2 . L'uranium se dissout lentement dans HF ou H 2 SO 4 concentré et 85 % H 3 PO 4 même à 90°C, mais réagit facilement avec la concentration. HCl et moins actif avec HBr ou HI. Les réactions les plus actives et les plus rapides de l'uranium avec le HNO 3 dilué et concentré se produisent avec la formation de nitrate d'uranyle ( voir ci-dessous). En présence de HCl, l’uranium se dissout rapidement dans les acides organiques, formant des sels organiques U4+. Selon le degré d'oxydation, l'uranium forme plusieurs types de sels (les plus importants d'entre eux sont ceux de l'U 4+, l'un d'eux UCl 4 est un sel vert facilement oxydable) ; les sels d'uranyle (radical UO 2 2+) du type UO 2 (NO 3) 2 sont de couleur jaune et fluorescents en vert. Les sels d'uranyle se forment en dissolvant l'oxyde amphotère UO 3 (couleur jaune) dans un milieu acide. En milieu alcalin, UO 3 forme des uranates tels que Na 2 UO 4 ou Na 2 U 2 O 7. Ce dernier composé (« uranyle jaune ») est utilisé pour la fabrication d'émaux de porcelaine et dans la production de verres fluorescents.

Les halogénures d'uranium ont été largement étudiés dans les années 1940-1950, car ils ont été utilisés pour développer des méthodes de séparation des isotopes de l'uranium pour la bombe atomique ou le réacteur nucléaire. Le trifluorure d'uranium UF 3 a été obtenu par réduction de UF 4 avec de l'hydrogène, et le tétrafluorure d'uranium UF 4 est obtenu de diverses manières par des réactions de HF avec des oxydes tels que UO 3 ou U 3 O 8 ou par réduction électrolytique de composés d'uranyle. L'hexafluorure d'uranium UF 6 est obtenu par fluoration de l'U ou de l'UF 4 avec du fluor élémentaire ou par action de l'oxygène sur UF 4 . L'hexafluorure forme des cristaux transparents à indice de réfraction élevé à 64°C (1137 mm Hg) ; le composé est volatil (sous pression normale il se sublime à 56,54°C). Les oxohalogénures d'uranium, par exemple les oxofluorures, ont la composition UO 2 F 2 (fluorure d'uranyle), UOF 2 (difluorure d'oxyde d'uranium).

L'uranium n'est pas un actinide très typique ; ses cinq états de valence sont connus - de 2+ à 6+. Certains composés de l'uranium ont une couleur caractéristique. Ainsi, les solutions d'uranium trivalent sont rouges, l'uranium tétravalent est vert et l'uranium hexavalent - il existe sous forme d'ion uranyle (UO 2) 2+ - colore les solutions en jaune... Le fait que l'uranium hexavalent forme des composés avec de nombreux composés organiques agents complexants, se sont révélés très importants pour la technologie d'extraction de l'élément n°92.

Il est caractéristique que la couche électronique externe des ions uranium soit toujours complètement remplie ; Les électrons de valence se trouvent dans la couche électronique précédente, dans la sous-couche 5f. Si l’on compare l’uranium avec d’autres éléments, il est évident que le plutonium lui ressemble le plus. La principale différence entre eux est le grand rayon ionique de l'uranium. De plus, le plutonium est le plus stable à l’état tétravalent et l’uranium est le plus stable à l’état hexavalent. Cela permet de les séparer, ce qui est très important : le combustible nucléaire plutonium-239 est obtenu exclusivement à partir d'uranium, ballast du point de vue énergétique de l'uranium-238. Le plutonium se forme dans une masse d'uranium, et il faut les séparer !

Cependant, il faut d’abord obtenir cette masse d’uranium en passant par une longue chaîne technologique, en commençant par le minerai. Il s'agit généralement d'un minerai à plusieurs composants, pauvre en uranium.

Isotope léger d'un élément lourd

Lorsque nous avons parlé de l'obtention de l'élément n°92, nous avons volontairement omis une étape importante. Comme vous le savez, tout l’uranium n’est pas capable de supporter une réaction nucléaire en chaîne. L'uranium 238, qui représente 99,28 % du mélange naturel d'isotopes, n'en est pas capable. De ce fait, l'uranium 238 est converti en plutonium et le mélange naturel d'isotopes de l'uranium doit être séparé ou enrichi avec l'isotope uranium 235, capable de fissionner les neutrons thermiques.

De nombreuses méthodes ont été développées pour séparer l'uranium 235 et l'uranium 238. La méthode de diffusion gazeuse est la plus souvent utilisée. Son essence est que si un mélange de deux gaz traverse une cloison poreuse, la lumière passera plus rapidement. En 1913, F. Aston a ainsi partiellement séparé les isotopes du néon.

La plupart des composés d'uranium dans des conditions normales sont solides et ne peuvent être convertis à l'état gazeux qu'à des températures très élevées, lorsqu'il ne peut être question de processus subtils de séparation isotopique. Cependant, le composé incolore de l'uranium avec le fluor, l'hexafluorure UF 6, se sublime déjà à 56,5°C (à pression atmosphérique). L'UF 6 est le composé de l'uranium le plus volatil et convient le mieux à la séparation de ses isotopes par diffusion gazeuse.

L'hexafluorure d'uranium se caractérise par une activité chimique élevée. Corrosion des tuyaux, des pompes, des conteneurs, interaction avec la lubrification des mécanismes - une liste petite mais impressionnante de problèmes que les créateurs d'installations de diffusion ont dû surmonter. Nous avons rencontré des difficultés encore plus graves.

L'hexafluorure d'uranium, obtenu par fluoration d'un mélange naturel d'isotopes d'uranium, du point de vue « diffusion », peut être considéré comme un mélange de deux gaz de masses moléculaires très similaires - 349 (235+19*6) et 352 (238 +19*6). Le coefficient de séparation théorique maximum dans une étape de diffusion pour des gaz dont le poids moléculaire diffère si légèrement n'est que de 1,0043. En conditions réelles, cette valeur est encore inférieure. Il s'avère qu'il n'est possible d'augmenter la concentration d'uranium 235 de 0,72 à 99 % qu'à l'aide de plusieurs milliers d'étapes de diffusion. Ainsi, les usines de séparation des isotopes de l'uranium occupent une superficie de plusieurs dizaines d'hectares. La superficie des cloisons poreuses dans les cascades de séparation des usines est à peu près du même ordre de grandeur.

En bref sur les autres isotopes de l'uranium

L'uranium naturel, outre l'uranium 235 et l'uranium 238, comprend l'uranium 234. L’abondance de cet isotope rare est exprimée sous la forme d’un nombre avec quatre zéros après la virgule. L'uranium 233 est un isotope artificiel beaucoup plus accessible. Il est obtenu en irradiant du thorium dans le flux neutronique d'un réacteur nucléaire :

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
Selon toutes les règles de la physique nucléaire, l'uranium 233, en tant qu'isotope étrange, est divisé par les neutrons thermiques. Et plus important encore, dans les réacteurs à uranium 233, une reproduction élargie du combustible nucléaire peut (et se produit). Dans un réacteur à neutrons thermiques conventionnel ! Les calculs montrent que lorsqu'un kilogramme d'uranium 233 brûle dans un réacteur au thorium, 1,1 kg d'uranium 233 neuf devraient s'y accumuler. Un miracle, et c'est tout ! Nous avons brûlé un kilo de carburant, mais la quantité de carburant n’a pas diminué.

Mais de tels miracles ne sont possibles qu’avec le combustible nucléaire.

Le cycle uranium-thorium dans les réacteurs à neutrons thermiques est le principal concurrent du cycle uranium-plutonium pour la reproduction du combustible nucléaire dans les réacteurs à neutrons rapides... En fait, ce n'est qu'à cause de cela que l'élément n°90 - le thorium - a été classé comme un matériel stratégique.

Les autres isotopes artificiels de l'uranium ne jouent pas un rôle significatif. Il convient de mentionner uniquement l'uranium 239, le premier isotope de la chaîne de transformation de l'uranium 238 et du plutonium 239. Sa demi-vie n'est que de 23 minutes.

Les isotopes de l'uranium dont le nombre de masse est supérieur à 240 n'ont pas le temps de se former dans les réacteurs modernes. La durée de vie de l’uranium 240 est trop courte et il se désintègre avant d’avoir le temps de capturer un neutron.

Dans les flux de neutrons surpuissants d’une explosion thermonucléaire, un noyau d’uranium parvient à capturer jusqu’à 19 neutrons en un millionième de seconde. Dans ce cas, naissent des isotopes de l'uranium dont les nombres de masse vont de 239 à 257. Leur existence a été apprise grâce à l'apparition d'éléments transuraniens lointains - descendants d'isotopes lourds de l'uranium - dans les produits d'une explosion thermonucléaire. Les « fondateurs du genre » eux-mêmes sont trop instables pour se désintégrer bêta et passer aux éléments supérieurs bien avant que les produits des réactions nucléaires ne soient extraits de la roche mélangée par l'explosion.

Les réacteurs thermiques modernes brûlent de l'uranium 235. Dans les réacteurs à neutrons rapides déjà existants, l'énergie des noyaux d'un isotope commun, l'uranium 238, est libérée, et si l'énergie est une véritable richesse, alors les noyaux d'uranium profiteront à l'humanité dans un avenir proche : l'énergie de l'élément N° 92 sera devenir la base de notre existence.

Il est d'une importance vitale de garantir que l'uranium et ses dérivés brûlent uniquement dans les réacteurs nucléaires des centrales électriques pacifiques, et qu'ils brûlent lentement, sans fumée ni flamme.

UNE AUTRE SOURCE D'URANIUM. De nos jours, c’est devenu de l’eau de mer. Des installations pilotes-industrielles sont déjà en service pour extraire l'uranium de l'eau à l'aide d'absorbants spéciaux : oxyde de titane ou fibre acrylique traitée avec certains réactifs.

QUI COMBIEN. Au début des années 80, la production d'uranium dans les pays capitalistes était d'environ 50 000 g par an (en termes d'U3O). Environ un tiers de ce montant a été fourni par l'industrie américaine. Le Canada arrive en deuxième position, suivi de l'Afrique du Sud. Nigor, Gabon, Namibie. Parmi les pays européens, la France est le premier producteur d'uranium et de ses composés, mais sa part était près de sept fois inférieure à celle des États-Unis.

CONNEXIONS NON TRADITIONNELLES. Même s’il n’est pas sans fondement que la chimie de l’uranium et du plutonium soit mieux étudiée que la chimie des éléments traditionnels comme le fer, les chimistes découvrent encore de nouveaux composés de l’uranium. Ainsi, en 1977, la revue « Radiochemistry », vol XIX, n°. 6 ont signalé deux nouveaux composés d'uranyle. Leur composition est MU02(S04)2-SH20, où M est un ion manganèse ou cobalt divalent. Les diagrammes de diffraction des rayons X ont indiqué que les nouveaux composés étaient des sels doubles et non un mélange de deux sels similaires.

DÉFINITION

Uranus- quatre-vingt-douzième élément du tableau périodique. Désignation - U du latin « uranium ». Situé en septième période, groupe IIIB. Fait référence aux métaux. La charge nucléaire est de 92.

L'uranium est un métal argenté avec une surface brillante (Fig. 1). Lourd. Malléable, flexible et doux. Propriétés inhérentes aux para-aimants. L'uranium se caractérise par la présence de trois modifications : l'uranium α (système orthorhombique), l'uranium β (système tétragonal) et l'uranium γ (système cubique), dont chacun existe dans une certaine plage de température.

Riz. 1. Uranus. Apparence.

Masse atomique et moléculaire de l'uranium

Poids moléculaire relatif de la substance(M r) est un nombre indiquant combien de fois la masse d'une molécule donnée est supérieure à 1/12 de la masse d'un atome de carbone, et masse atomique relative d'un élément(A r) - combien de fois la masse moyenne des atomes d'un élément chimique est supérieure à 1/12 de la masse d'un atome de carbone.

Étant donné qu'à l'état libre, l'uranium existe sous forme de molécules d'U monoatomiques, les valeurs de ses masses atomique et moléculaire coïncident. Ils sont égaux à 238,0289.

Isotopes de l'uranium

On sait que l'uranium ne possède pas d'isotopes stables, mais l'uranium naturel est constitué d'un mélange d'isotopes 238 U (99,27 %), 235 U et 234 U, qui sont radioactifs.

Il existe des isotopes instables de l'uranium dont le nombre de masse varie de 217 à 242.

Ions uranium

Au niveau d'énergie externe de l'atome d'uranium, il y a trois électrons, qui sont de valence :

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 5f 3 6s 2 6p 6 6d 1 7s 2 .

À la suite d'une interaction chimique, l'uranium cède ses électrons de valence, c'est-à-dire est leur donneur, et se transforme en un ion chargé positivement :

U 0 -3e → U 3+ .

Molécule et atome d'uranium

À l’état libre, l’uranium existe sous forme de molécules d’U monoatomiques. Voici quelques propriétés caractérisant l’atome et la molécule d’uranium :

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2

Dans un message de l'ambassadeur d'Irak auprès de l'ONU Mohammed Ali al-Hakim en date du 9 juillet, on dit que les extrémistes de l'Etat islamique (État islamique en Irak et au Levant) seraient à leur disposition. L'AIEA (Agence internationale de l'énergie atomique) s'est empressée de déclarer que les substances nucléaires précédemment utilisées par l'Irak ont ​​des propriétés peu toxiques, et donc les matériaux saisis par les islamistes.

Une source gouvernementale américaine proche de la situation a déclaré à Reuters que l'uranium volé par les militants n'était probablement pas enrichi et qu'il était donc peu probable qu'il soit utilisé pour fabriquer des armes nucléaires. Les autorités irakiennes ont officiellement informé les Nations Unies de cet incident et les ont appelées à "prévenir la menace de son utilisation", rapporte RIA Novosti.

Les composés d'uranium sont extrêmement dangereux. AiF.ru explique quoi exactement, ainsi que qui et comment peut produire du combustible nucléaire.

Qu’est-ce que l’uranium ?

L'uranium est un élément chimique de numéro atomique 92, un métal brillant blanc argenté, désigné dans le tableau périodique par le symbole U. Sous sa forme pure, il est légèrement plus mou que l'acier, malléable, flexible, que l'on trouve dans la croûte terrestre (lithosphère ) et dans l'eau de mer, et sous sa forme pure, on ne le trouve pratiquement pas. Le combustible nucléaire est fabriqué à partir d’isotopes d’uranium.

L'uranium est un métal lourd, blanc argenté et brillant. Photo : Commons.wikimedia.org / Le téléchargeur original était Zxctypo sur en.wikipedia.

Radioactivité de l'uranium

En 1938, l'Allemand les physiciens Otto Hahn et Fritz Strassmann a irradié le noyau d'uranium avec des neutrons et fait une découverte : capturant un neutron libre, le noyau isotopique de l'uranium se divise et libère une énorme énergie due à l'énergie cinétique des fragments et du rayonnement. En 1939-1940 Yuliy Khariton Et Yakov Zeldovitch pour la première fois, il a été théoriquement expliqué qu'avec un léger enrichissement de l'uranium naturel en uranium 235, il est possible de créer des conditions pour la fission continue des noyaux atomiques, c'est-à-dire de donner au processus un caractère en chaîne.

Qu’est-ce que l’uranium enrichi ?

L'uranium enrichi est de l'uranium produit à partir de processus technologique d'augmentation de la part de l'isotope 235U dans l'uranium. En conséquence, l’uranium naturel est divisé en uranium enrichi et en uranium appauvri. Une fois que l'235U et l'234U sont extraits de l'uranium naturel, la matière restante (uranium-238) est appelée « uranium appauvri » car elle est appauvrie en isotope 235. Selon certaines estimations, les États-Unis stockeraient environ 560 000 tonnes d’hexafluorure d’uranium appauvri (UF6). L'uranium appauvri est deux fois moins radioactif que l'uranium naturel, principalement en raison de l'élimination de l'234U. Étant donné que la principale utilisation de l’uranium est la production d’énergie, l’uranium appauvri est un produit peu utilisé et de faible valeur économique.

Dans l'énergie nucléaire, seul l'uranium enrichi est utilisé. L'isotope de l'uranium le plus largement utilisé est l'235U, dans lequel une réaction nucléaire en chaîne auto-entretenue est possible. Cet isotope est donc utilisé comme combustible dans les réacteurs nucléaires et dans les armes nucléaires. L’isolement de l’isotope U235 de l’uranium naturel est une technologie complexe que peu de pays peuvent mettre en œuvre. L'enrichissement de l'uranium permet la production d'armes nucléaires atomiques - des dispositifs explosifs monophasés ou à un étage dans lesquels la principale production d'énergie provient de la réaction nucléaire de fission de noyaux lourds pour former des éléments plus légers.

L'uranium 233, produit artificiellement dans des réacteurs à partir du thorium (le thorium 232 capte un neutron et se transforme en thorium 233, qui se désintègre en protactinium 233 puis en uranium 233), pourrait à l'avenir devenir un combustible nucléaire commun pour l'énergie nucléaire. des centrales nucléaires (il existe déjà des réacteurs qui utilisent ce nucléide comme combustible, par exemple KAMINI en Inde) et la production de bombes atomiques (masse critique d'environ 16 kg).

Le noyau d'un projectile de calibre 30 mm (canon GAU-8 d'un avion A-10) d'un diamètre d'environ 20 mm est constitué d'uranium appauvri. Photo : Commons.wikimedia.org / Le téléchargeur d'origine était Nrcprm2026 sur en.wikipedia

Quels pays produisent de l’uranium enrichi ?

• France
• Allemagne
• Hollande
• Angleterre
• Japon
• Russie
• Chine
• Pakistan
• Brésil

10 pays produisant 94 % de la production mondiale d’uranium. Photo : Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Pourquoi les composés de l'uranium sont-ils dangereux ?

L'uranium et ses composés sont toxiques. Les aérosols d'uranium et de ses composés sont particulièrement dangereux. Pour les aérosols de composés d'uranium solubles dans l'eau, la concentration maximale admissible (CMP) dans l'air est de 0,015 mg/m³, pour les formes insolubles d'uranium, la CMA est de 0,075 mg/m³. Lorsque l’uranium pénètre dans l’organisme, il affecte tous les organes et constitue un poison cellulaire général. L'uranium, comme beaucoup d'autres métaux lourds, se lie de manière presque irréversible aux protéines, principalement aux groupes sulfure d'acides aminés, perturbant ainsi leur fonction. Le mécanisme moléculaire d'action de l'uranium est associé à sa capacité à supprimer l'activité enzymatique. Les reins sont principalement touchés (apparition de protéines et de sucres dans les urines, oligurie). En cas d'intoxication chronique, des troubles de l'hématopoïèse et du système nerveux sont possibles.

Utilisation de l'uranium à des fins pacifiques

• Un petit ajout d'uranium donne au verre une belle couleur jaune-vert.
• L'uranium sodique est utilisé comme pigment jaune en peinture.
• Les composés d'uranium étaient utilisés comme peintures pour la peinture sur porcelaine et pour les émaux et émaux céramiques (peints en couleurs : jaune, marron, vert et noir, selon le degré d'oxydation).
• Au début du XXe siècle, le nitrate d'uranyle était largement utilisé pour rehausser les négatifs et colorer (teinter) les positifs (tirages photographiques) en brun.
• Les alliages de fer et d'uranium appauvri (uranium 238) sont utilisés comme matériaux magnétostrictifs puissants.

L'isotope est une variété d'atomes d'un élément chimique qui ont le même numéro atomique (ordinal), mais des nombres de masse différents.

Un élément du groupe III du tableau périodique, appartenant aux actinides ; métal lourd et légèrement radioactif. Le thorium a de nombreuses applications dans lesquelles il joue parfois un rôle irremplaçable. La position de ce métal dans le tableau périodique des éléments et la structure du noyau ont prédéterminé son utilisation dans le domaine des utilisations pacifiques de l'énergie atomique.

*** Oligurie (du grec oligos - petit et ouron - urine) - une diminution de la quantité d'urine excrétée par les reins.