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Uranium

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Page d’aide sur l’homonymie

Pour les articles homonymes, voirUranium (homonymie).

Uranium
Image illustrative de l’article Uranium
Pastille d'uranium enrichi.
ProtactiniumUraniumNeptunium
Nd
 Structure cristalline orthorhombique
 
92
U
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
U
?
Tableau completTableau étendu
Position dans letableau périodique
SymboleU
NomUranium
Numéro atomique92
Groupe
Période7e période
BlocBloc f
Famille d'élémentsActinide
Configuration électronique[Rn] 7s2 5f3 6d1
Électrons parniveau d’énergie2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique238,028 91 ± 0,000 03 u[1]
Rayon atomique(calc)175 pm
Rayon de covalence196 ± 7 pm[2]
Rayon de van der Waals186 pm
État d’oxydation+3, +4, +5, +6
Électronégativité(Pauling)1,7
OxydeBase faible
Énergies d’ionisation[3]
1re :6,194 1 eV2e :10,6 eV
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
232U{syn.}68,9 aα
FS
cluster
5,414

 ?
228Th
PF
Pb
233U{syn.}159,2 kaα
FS
cluster
4,909

 ?
229Th
PF
Pb
234U0,005 5 %245,5 kaα
FS
clusters
4,859

 ?
230Th
PF
Pb ; Hg
235U0,720 2 %703,8 Maα
FS
clusters
4,679

 ?
231Th
PF
Pb ; Hg
236U{syn.}23,42 Maα
FS
cluster
4,572

 ?
232Th
PF
206Hg
238U99,274 2 %4,468 8 Gaα
FS
4,270
234Th
PF
Propriétés physiques ducorps simple
État ordinaireSolide
Masse volumique19,1 g·cm-3[1]
Système cristallinOrthorhombique
CouleurGris métallique argenté
Point de fusion1 135 °C[1]
Point d’ébullition4 131 °C[1]
Énergie de fusion15,48 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation477 kJ·mol-1
Volume molaire12,49×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur1,63×10-8 Pa à453,7 K[réf. nécessaire]
Vitesse du son3 155 m·s-1 à20 °C
Chaleur massique120 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique3,8×106 S·m-1
Conductivité thermique27,6 W·m-1·K-1
Divers
No CAS7440-61-1
No ECHA100.028.336
No CE231-170-6
Précautions
Élément radioactif
Radioélément à activité notable
SGH[4]
État pulvérulent :
SGH06 : ToxiqueSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique
Danger
H300,H330,H373 etH413
H300 : Mortel en cas d'ingestion
H330 : Mortel par inhalation
H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes(indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée(indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger)
H413 : Peut entraîner des effets néfastes à long terme pour les organismes aquatiques
SIMDUT[5]

Produit non classé
La classification de ce produit n'a pas encore été validée par le Service du répertoire toxicologique

Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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L’uranium est l'élément chimique denuméro atomique 92, desymbole U. Il fait partie de lafamille desactinides.

L'uranium est le48e élément naturel le plusabondant dans la croûte terrestre, son abondance est supérieure à celle de l'argent, comparable à celle dumolybdène ou de l'arsenic, mais quatre fois inférieure à celle duthorium. Il se trouve partout à l'état detraces, y compris dans l'eau de mer.

C'est unmétal lourdradioactif (émetteuralpha) depériode très longue (~ 4,468 8 milliards d'années pour l'uranium 238 et ~ 703,8 millions pour l'uranium 235). Sa radioactivité, additionnée à celle de ses descendants dans sachaîne de désintégration, développe une puissance de 0,082 watt par tonne d'uranium, ce qui en fait, avec lethorium 232 (quatre fois plus abondant, mais trois fois moins radioactif) et lepotassium 40, la principale source de chaleur qui tend à maintenir les hautes températures dumanteau terrestre, en ralentissant de beaucoup son refroidissement.

L'isotope235U est le seulisotope fissile naturel. Safission libère une énergie voisine de202,8 MeV par atome fissionné dont9,6 MeV d'énergie non récupérable, communiquée aux neutrinos produits lors de la fission. L'énergie récupérable est plus d'un million de fois supérieure à celle descombustibles fossiles pour une masse équivalente. De ce fait, l'uranium est devenu la principale matière première utilisée par l'industrie nucléaire.

Laproduction mondiale d'uranium s'est élevée à 49 355 tonnes en 2022, répartie pour l'essentiel entre leKazakhstan (43 %), leCanada (14,9 %), laNamibie (11,4 %), l'Australie (9,2 %), l'Ouzbékistan (6,7 %), laRussie (5,1 %), leNiger (4,1 %) et laChine (3,4 %). Pour son utilisation dans lesréacteurs nucléaires, les ressources récupérables à un coût inférieur à 130 dollars/kg d'uranium étaient estimées en 2021 par l'Agence internationale de l'énergie atomique à 6,08 millions de tonnes dans le monde, réparties essentiellement entre l'Australie (28 %), le Kazakhstan (13 %), le Canada (10 %), la Russie (8 %) et la Namibie (8 %).

Uranium naturel

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Leminerai d'uranium exploité dans des gisements granitiques ou sédimentaires possède une teneur moyenne en uranium pouvant varier de 0,1 % à 2 %[6], pouvant exceptionnellement approcher les 20 %[7]. L'uranium est ditnaturel quand il est constitué d'isotopes dans leur proportion d'origine (identique pour tous les minerais d'uranium) : soit 99,2743 % d'uranium 238 accompagné de 0,7202 % d'uranium 235 et d'une quantité infime d'isotope 234 (0,0055 %).

Découverte

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L'uraninite, oupechblende, est le minerai d'uranium le plus commun.
Minerai d'uranium.

L'uranium fut mis en évidence en 1789 par le chimiste prussienMartin Heinrich Klaproth à partir de l'analyse d'un morceau de roche qu'on lui avait apporté de la mine deSaint Joachimsthal[8]. Cette roche était de lapechblende, unminerai d'uranium qui contient principalement de l'U3O8. Klaproth parvint en la chauffant à en extraire un corps gris métallique. Dans sa communication du à l'Académie royale prussienne des sciences et intitulée « Ueber den Uranit, ein neues Halbmetall[n 1] », il proposa le nom d'« urane » ou « uranite » au composé qu'il venait d'identifier (unoxyde d'uranium et non lecorps pur), en référence à la découverte de la planèteUranus faite parWilliam Herschel en 1781[9]. Cet oxyde, rebaptisé uranium en 1790, avait comme propriété de donner une finefluorescence aux verres et une couleur jaune verdâtre aux émaux, si bien que la pechblende était extraite de la mine de Joachimsthal et de mines d'étain en Cornouaille et des uranates alcalins utilisés (diuranate d'ammonium et de sodium) par les verriers de Bohême et les céramistes saxons[10].

Section polie de pechblende.
Papier photographique original irradié par le rayonnement de sel d'uranium (Expérience de Becquerel).

Ce n'est qu'en 1841 que le chimiste françaisEugène-Melchior Péligot put l'isoler à l'état métallique en réduisant letétrachlorure d'uranium (UCl4) par le potassium. Il établit que l'urane était composé de deux atomes d'oxygène et d'unmétal qu'il isola. L'uranium entra dans la nomenclature de la chimie. Il estima alors[11] la masse volumique de l'uranium à19 g/cm3.

Le FrançaisHenri Becquerel ne découvrit laradioactivité de l’uranium que beaucoup plus tard, le, lorsqu'il constata que desplaques photographiques placées à côté de sels d'uranium (extraits d'un lot de pechblende de Joachimsthal) avaient été impressionnées sans avoir été exposées à la lumière. Les plaques avaient été noircies par les rayonnements émis par les sels : c'était la manifestation d'un phénomène jusqu'alors inconnu, laradioactivité naturelle.Pierre etMarie Curie isolèrent deux éléments nouveaux naturellement radioactifs, lepolonium et leradium.

Gisements et exploitation

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Article détaillé :Extraction de l'uranium.

Le minerai d'uranium est appelé uraninite, oupechblende. Les cinq plus gros producteurs au monde sont leKazakhstan, leCanada, l'Australie, leNiger et laNamibie. À proximité des mines, l'uranium est concentré sous forme deyellowcake[12]. Il est néanmoins trop peu concentré enisotope fissile pour être utilisé directement dans lescentrales nucléaires de type àeau pressurisée (PWR, pourpressurized water reactor). C'est la raison pour laquelle il est souventenrichi enuranium 235 pardiffusion gazeuse oucentrifugation. Les centrales de typeCANDU utilisent l'uranium non enrichi mais exigent beaucoup d'eau lourde comme modérateur.

Un Centre de recherche sur la géologie de l'uranium (Cregu) a été créé dans les années 1980, àVandœuvre-lès-Nancy pour mieux connaitre la géologie et la géochimie de l'uranium et faciliter l'accès des prospecteurs à cette ressource[13], par exemple en le reliant aux discordances géologiques connues ou à découvrir[14].

Au niveau mondial, l'uranium est extrait à 57 %[15] au moyen du procédé delixiviationin situ qui consiste à injecter une solution acide dans le gisement, puis à la pomper par un autre puits[16].

Abondance et répartition

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Articles connexes :Réserve d'uranium etRéserves mondiales.

L'uranium est répandu dans les profondeurs du globe terrestre. La désintégrationd'uranium 238 et 235 et d'autres radionucléides[n 2] comme lethorium 232 et lepotassium 40 entretient encore enénergie thermique lenoyau terrestre, mais surtout[n 3] lemanteau rocheux terrestre, et donc toute lagéothermie.

L'uranium est le48e élément naturel le plusabondant dans lacroûte terrestre[17]. Il est plus abondant dans la nature que l'or ou l'argent[18].

Il est également présent dans toute l'écorce terrestre, surtout dans les terrainsgranitiques etsédimentaires, à des teneurs d'environ 2,7 g/t[19] (soit 2,7 ppm). Ainsi, le sous-sol d'un jardin sur un carré de 20 m de côté peut-il en contenir, sur une profondeur de 10 m, environ 24 kg, ce qui fait de l'ordre du millier de milliards de tonnes rien que pour l'écorce terrestre, sans compter le manteau.

En ce qui concerne lesréserves mondiales, cependant, l'immense majorité de cette masse est inexploitable dans les conditions économiques actuelles. La teneur du minerai varie beaucoup selon les roches, de 0,1 ppm dans lescarbonates à 350 ppm dans lesphosphates[20].

L'eau de mer contient environ 3,3 mg d'uranium par mètre cube selon leCEA et laCOGEMA[21], soit 4,5 milliards de tonnes d'uranium dissous dans les océans.

Les eaux douces en contiennent souvent aussi en diverses concentrations. La concentration moyenne du Rhône en uranium est de0,5 μg/l (soit un demi-milligramme par mètre cube, ou 0,5 ppb). La masse d’uranium transitant chaque jour dans le Rhône peut ainsi être estimée à environ 80 kg[22], soit près de trente tonnes par an, provenant essentiellement du ruissellement (lixiviation) des roches uranifères desAlpes.

Les ressources dites « identifiées » récupérables à un coût inférieur à 260 dollars/kg U étaient évaluées en 2021 à 7 917,5 kt, dont 4 688,3 kt de réserves « raisonnablement assurées » et 3 229,2 kt de réserves « présumées » (en anglais :inferred). Les ressources récupérables à un coût inférieur à 130 dollars/kg U étaient évaluées à 6 078,5 kt[b 1], dont 27,7 % en Australie, 13,4 % au Kazakhstan, 9,7 % au Canada, 7,9 % en Russie, 7,7 % en Namibie, 5,3 % en Afrique du Sud, 5,1 % au Niger, 4,6 % au Brésil, 3,7 % en Chine, 2,4 % en Mongolie, 2,2 % en Ouzbékistan, etc (seulement 1,0 % aux États-Unis)[b 2]. Des ressources additionnelles (« présagées » et « spéculatives ») sont estimées à 5 703 kt, dont 23 % en Mongolie, 12,3 % au Canada, 12,1 % en Afrique du Sud, 9,3 % en Russie, 8,8 % au Brésil, 6,6 % en Ukraine et 5,6 % au Vietnam[b 3].

Réserves mondiales prouvées récupérables d'uranium par pays
(en milliers de tonnes d'uranium)[23]
RangPaysRéserves 2007%Réserves 2013%Réserves 2021%
1Drapeau de l'AustralieAustralie72522,01 706291 68428
2Drapeau du KazakhstanKazakhstan37811,56791281513
3Drapeau du CanadaCanada32910,0494858810
4Drapeau de la RussieRussie1725,250694818
5Drapeau de la NamibieNamibie1765,338364708
6Drapeau d'Afrique du SudAfrique du Sud2848,633863215
7Drapeau du NigerNiger2437,440573115
8Drapeau du BrésilBrésil1574,827652775
9Drapeau de la République populaire de ChineChinendnd19942244
10Drapeau de la MongolieMongoliendndndnd1452
11Drapeau de l'OuzbékistanOuzbékistanndndndnd1312
12Drapeau de l'UkraineUkrainendndndnd1072
13Drapeau du BotswanaBotswanandndndnd871
14Drapeau des États-UnisÉtats-Unis33410,3207,44591
15Drapeau de la TanzanieTanzaniendndndnd581
16Drapeau de la JordanieJordaniendndndnd521
autresndndndnd2675
Total monde3 3001005 9031006 078100
Production d'uranium par pays (en tonne d'uranium)[24]
Pays 2004 2014Variation
2014/2004 (%)
% 2014 2019Variation
2019/2014 (%)
% 2019 2020 2021 2022% 2022
1Drapeau du KazakhstanKazakhstan3 71923 127+52241,122 808-1,441,719 47721 81921 22743,0 %
2Drapeau du CanadaCanada11 5979 134−2116,26 938-2412,73 8854 6937 35114,9 %
3Drapeau de la NamibieNamibie3 0383 255+75,85 476+6810,05 4135 7535 61311,4 %
4Drapeau de l'AustralieAustralie8 9825 001−448,96 613+3212,16 2034 1924 5539,2 %
5Drapeau de l'OuzbékistanOuzbékistan (est.)2 0162 400+194,33 500+466,43 5003 5203 3006,7 %
6Drapeau de la RussieRussie3 2002 990−75,32 911-35,32 8462 6352 5085,1 %
7Drapeau du NigerNiger3 2824 057+247,22 983-265,42 9912 2482 0204,1 %
8Drapeau de la République populaire de ChineChine (est.)7501 500+1002,71 885+263,41 8851 6001 7003,4  %
9Drapeau de l'IndeInde (est.)nd3851,0308-200,64006006001,2 %
10Drapeau d'Afrique du SudAfrique du Sudnd5731,0346-400,62501922000,4 %
11Drapeau de l'UkraineUkraine800926+161,7800-141,57444551000,2 %
12Drapeau des États-UnisÉtats-Unis8781 919+1193,458-970,168750,15 %
13Drapeau du PakistanPakistan (est.)nd45ns0,14500,14545450,1 %
14Drapeau du BrésilBrésilnd55ns0,10-10001529430,1 %
15Drapeau de l'IranIran (est.)nd5731,071-880,17121200,04 %
Total mondial40 17856 041+4010054 742-2,310047 73147 80849 355100 %

La production mondiale d'uranium en 2021 couvrait environ 79 % des besoins des réacteurs contre 86 % en 2019, le reste étant approvisionné par des ressources secondaires (stocks, uranium de retraitement, uranium appauvri ré-enrichi, etc)[b 4].

En 2017, la production mondiale était proche de 60 000 tonnes auxquels s'ajoutaient 17 000 tonnes de ressources de « deuxième main » (combustible retraité MOX, militaire…), alors que la consommation d'uranium stagne autour de 65 000 tonnes/an ; le cours du minerai a été divisé par deux en 2016 et les principaux producteurs réduisent fortement leur production[25].

La production industrielle commence après 1945 pour atteindre 10 000 t/an dès 1953, 50 000 t en 1958, décroît jusqu'à 30 000 t en 1965, remonte jusqu’à un plateau de 65 000 t en 1980, redescend jusqu’à 30 000 t dans les années 1990 et remonte dans les années 2000.

Le Kazakhstan a connu une forte hausse de production dans les années 2000, passant de 3 300 t en 2001 à 17 803 t en 2003. Cette hausse se poursuit, faisant du pays le leader du marché avec 33 % de la production mondiale (soit 17 803 tonnes en 2010)[26] et d'importantes réserves minières (17 % de la réserve mondiale). Selon l'OCDE, l'intensification de la production de ce pays a permis une augmentation de plus de 25 % de la production mondiale de 2008 à 2010[27].

L'uranium est uneressource non renouvelable (comme tous les métaux). Les réserves facilement accessibles sont en léger recul, mais il reste des réserves identifiées et récupérables plus coûteusement accessibles pour plus de130 ans selon l'OCDE et l'AIEA[b 5]. La quantité d'énergie extractible à partir de l'uranium naturel pourrait théoriquement être multipliée jusqu'à près de cent fois[28] grâce à lasurgénération et au retraitement, qui permettraient de fissionner l'uranium 238, beaucoup plus répandu que l'uranium 235.

Dans l'eau de mer et les eaux naturelles

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Les concentrations en uranium (l'élément chimique uranium) dans les eaux « naturelles » sont les suivantes[29] :

Dans les eaux de boisson :

Le seuilOMS pour les eaux de boisson était fixé jusqu'en 2011 à15 µg/L[32], puis en 2011 la quatrième édition des « Directives pour la qualité de l'eau de boisson » l'a fixé à30 µg/L[33].

Cinétique hydrogéologique

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Lasolubilité de l’uranium est liée aux conditions d’oxydoréduction du milieu. Dans des conditions oxydantes (augmentation de la concentration en oxygène dissous), l’uranium devient plus facilement soluble (passage de lavalence IV à lavalence VI). Les conditions oxydantes favorisent la complexation de l’uranium en solution avec certains ligands[20]. Les principaux ligands sont, par ordre d’affinité décroissante :

L’uranium présente une très forte affinité pour lesoxyhydroxydes de fer[20]. Cette adsorption peut s’effectuer très rapidement lors de changements des conditions d’oxydoréduction, une diminution de la teneur en oxygène (condition réductrice) engendre une précipitation rapide de l’uranium sous forme d’oxyde (UO2)[20]. C'est une telle précipitation qui est par exemple à l'origine dugisement d'Oklo.

Synthèse chimique des fluorures d'uranium (UFx)

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Deux étapes sont nécessaires à la synthèse :

  • Yellowcake + nitrate d'uranyle.
    Yellowcake + nitrate d'uranyle.
  • + Diuranate.
    + Diuranate.
  • + Dioxyde d'uranium.
    + Dioxyde d'uranium.
  • Tetrafluorure d'uranium (UF4)
    Tetrafluorure d'uranium (UF4)
  • Uranium métallique
    Uranium métallique

Propriétés

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Propriétés radiologiques

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L'uranium est unmétal lourdradioactif (émetteuralpha) depériode très longue (~ 4,468 8 milliards d'années pour l'uranium 238 et~ 703,8 millions pour l'uranium 235). Sa radioactivité, additionnée à celle de ses descendants dans sachaîne de désintégration, développe une puissance de 0,082 watt par tonne d'uranium, ce qui en fait, avec lethorium 232 (quatre fois plus abondant, mais trois fois moins radioactif) et lepotassium 40, la principale source de chaleur qui tend à maintenir les hautes températures dumanteau terrestre, en ralentissant de beaucoup son refroidissement[35].

Produit fissile naturel

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L'uranium 235 est le seulnucléidenaturel qui soitfissile (ou, très rarement,fissible), autrement dit il peut, parcapture de neutron, se scinder en deux noyaux fils avec émission de neutrons, parfission nucléaire. Par suite, l'uranium enrichi en cet isotope est aujourd'hui utilisé commecombustible nucléaire dans lesréacteurs nucléaires (voirCycle du combustible nucléaire) ou dans lesarmes nucléaires, que ce soit lesbombes A, ou comme amorce dans lesbombes H.

Au contraire de l'uranium 235, l'uranium 238, lorsqu'il capture unneutron, ne fissionne pas (sauf s'il s'agit d'unneutron rapide). Il devient de l'uranium 239 instable qui, pardésintégration β, se transforme enneptunium 239. Ce dernier est lui aussiradioactif β, et donne alors naissance à un nouveaunoyau, leplutonium 239. Ceradioisotope est fissile, comme l'uranium 235. L'uranium 238 est ainsi unisotope fertile, qui peut produire des produits fissiles.

L'uranium 234 n'est, lui, ni fissile, ni fertile, et provient de ladécomposition radioactive de l'uranium 238 (voir la section précédente).

La fission d'un atome d'uranium 235 libère de l'ordre de193,2 MeV[n 4] d'énergie récupérable en réacteur (la valeur exacte dépendant desproduits de fission) et9,6 MeV communiquée aux neutrinos inutiles et quasiment indétectables. De même, la fission d'un atome deplutonium 239 libère de l'ordre de198,6 MeV[n 4] d'énergie récupérable et8,6 MeV communiquée aux neutrinos. Ces valeurs sont à comparer avec celles de la combustion de carburants fossiles, qui libèrent de l'ordre de5eV par molécule deCO2 produit[36] : l'ordre de grandeur des énergies libérées par les combustibles nucléaires est un million de fois plus importante que celle des énergies fossiles chimiques.

Le potentiel d'énergie de l'uranium n'est exploité que très partiellement dans les réacteurs actuels, mais la différence reste nette : 1 kg d'uranium naturel permet la production d'environ 500 000 MJ[n 5] dans un réacteur conventionnel, à comparer avec les 49 MJ obtenus par 1 kg degaz naturel, 45 MJ pour 1 kg depétrole, et 20 à 30 MJ pour lecharbon[37].

Isotopes de l'uranium naturel

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Article détaillé :isotopes de l'uranium.

L'uranium possède 26isotopes connus, tousradioactifs, dont trois seulement sont présents à l'état naturel :238U,235U et234U. On trouve dans une tonne d'uranium naturel pur 7,2 kg d'uranium 235 et 56 g d'uranium 234, le reste étant de l'uranium 238.

Uranium 238 et uranium 235
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Les isotopes238U et235U ont beaucoup d'applications, militaires notamment, mais aussi civiles, comme la datation de l'âge de la Terre à partir de ladatation radiométrique par l'uranium-plomb ou par l'uranium-thorium.

Quelles que soient les teneurs en uranium des milieux, les proportions entre les deux principaux isotopes formant l'uranium naturel sont pratiquement les mêmes :238U : 99,28 %,235U : 0,72 %,234U : 0,0056 %.

La proportion d'235U décroît à l'échelle des temps géologiques. Leur rapport de formation dans une supernova est de 1 à 1,65[38], c'était (approximativement) la proportion de l'uranium présent surTerre il y a ~4,5 milliards d'années, ce qui est juste inférieur à l'âge de la formation de ces isotopes (voirFormation et évolution du système solaire).

Il y a deux milliards d'années, lors de la période de fonctionnement duréacteur nucléaire naturel d'Oklo, la proportion d'235U était encore de près de 4 %, ce qui a permis à ce gisement d'atteindre la criticité, lors de la précipitation des composés dissous formant le nouveau minerai.

Uranium 234
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Le troisième isotope,234U, appartient à lachaîne de désintégration de l'238U.

L'isotope 234 est toujours présent sur Terre, à l'état de traces, bien qu'il ait une demi-vie de seulement 245 500 ans ; car il est constamment créé par désintégration radioactive de l'isotope 238 (après trois étapes : unetransition α donnant234Th, puis deuxtransitions β donnant234Pa, puis234U).Quand il est à l'équilibre séculaire, la proportion entre238U et234U est égale au rapport des demi-vies, soit 0,0056 %.

Cependant, lesrapports isotopiques peuvent varier légèrement d'un gisement à l'autre, entre 0,005 % et 0,006 % pour l'234U[39], du fait d'une légère différence de comportement dans le changement U6+↔ U4+[40]. Le rapport isotopique234U/238U peut être perturbé par différents processus environnementaux, tandis que le rapport235U/238U reste assez largement constant[18].

Autres isotopes
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L'industrie nucléaire produit deux autres isotopes artificiels de l'uranium, relativement stables à échelle humaine :

  • l'isotope 236 est produit enréacteur par irradiation de l'isotope 235, qui dans près de 18 % des cas ne fissionne pas mais absorbe un neutron. Il tend à s'accumuler dans l'uranium de recyclage, dont il augmente fortement la radioactivité, et dont (étant neutrophage) il diminue le potentiel énergétique. Bien qu'ayant une demi-vie de23 millions d'années, presque du centuple de celle de l'isotope 234, cet isotope a disparu depuis longtemps dans la nature. Son produit est duthorium 232, qui s'est « confondu » avec lethorium 232 « initial » et se trouve à présent majoritairement sous cette forme ainsi que des éléments de sachaîne de désintégration ;
  • l'isotope 233 est un élément fissile produit en réacteur par irradiation duthorium. Il est à la base ducycle du thorium. Sa demi-vie de 159 000 ans est largement supérieure à celle du plutonium.

Activité massique

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Spectre gamma d'un minerai d'uranium, permet d'identifier la présence des radionucléides226Ra,214Pb,214Bi de lachaîne de désintégration de238U (lui-même non émetteur gamma).

L'uranium pur estradioactif, sonactivité massique dépendant à la fois de son enrichissement, et de la fraîcheur de sa purification chimique.

Si l'on considère les isotopes purs de l'uranium,238U a uneactivité massique de12,4Bq/mg,235U de 80 Bq/mg, et234U de 230 Bq/µg, soit 230 000 Bq/mg — quatre ordres de grandeur au-dessus des précédents.

L'uranium naturel, quand il est chimiquement purifié (essentiellement composé de235U et de238U en équilibre avec son descendant234U), a une activité spécifique de l'ordre de 25 Bq/mg. En amont, à poids égal d'uranium, la radioactivité d'un minerai, où il est en équilibre avec tous les éléments radioactifs de sachaîne de désintégration, est naturellement 3 (si leradon peut s'échapper) à 7 fois plus importante.

L'uranium enrichi est plus actif, partiellement du fait de l'activité plus importante de235U (6,33 fois plus radioactif que l'238U), mais surtout à cause de la concentration différentielle en234U (10 000 fois plus radioactif que238U), toujours présent à l'état de traces dans la chaîne de désintégration de l'isotope 238. Elle atteint typiquement 2 500 Bq/mg pour un enrichissement de 90 % (uranium dit de qualité militaire). Pour les enrichissements de l'ordre de 3 %, destinés aux centrales nucléaires, l'activité spécifique est de l'ordre de 60 Bq/mg.

Inversement, l'uranium appauvri est presque entièrement débarrassé non seulement de sa fraction de l'isotope 235, mais également de son descendant l'isotope 234. Immédiatement après l'enrichissement, sonactivité massique tend à se rapprocher de celle de238U pur, c'est-à-dire de l'ordre de 12,5 Bq/mg (en pratique, un peu plus du fait de la présence résiduelle d'235U). Cependant, l'équilibre entre238U et ses deux premiers descendants (lethorium 234 de période 24 jours, et leprotactinium 234) est atteint rapidement, en 2 mois. La radioactivité spécifique à l'équilibre (avec ses deux premiers descendants) étant déjà de 41,5 Bq/mg[41].

Sections efficaces

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Aux neutrons thermiques, avec :
σa=section efficace d'absorption (= capture + fission le cas échéant)
σf= section efficace de fission

À20 °C :
233U :σa = 585,9
barns ;σf = 532,8 barns
235U :σa = 676,1 barns ;σf = 568,4 barns
238U : σa = 2,72 barns

À240 °C :
233U :σa = 587,3 barns ;σf = 534,9 barns
235U :σa = 647,0 barns ;σf = 543,1 barns
238U :σa = 2,60 barns

À300 °C :
233U :σa = 588,9 barns ;σf = 536,1barns
235U :σa = 642,4 barns ;σf = 538,8 barns
238U :σa = 2,58 barns

Propriétés chimiques

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ValencesIII (rouge),IV (vert),V (instable) etVI (jaune) de l'uranium.

De symbole U, l'uranium est le dernierélémentnaturel dutableau périodique. Chaqueatome d'uranium possède 92 protons et entre 125 et 150 neutrons.

À l'état pur, l'uranium solide est unmétalradioactif gris à blanc (voire argenté), qui rappelle la couleur dunickel. Il est dur et trèsdense. De plus, l'uranium est l'atome le plus lourd (qui contient le plus denucléons) présent naturellement sur laTerre.

En raison de son affinité pour l'oxygène, l'uranium s'enflamme spontanément dans l'air à température élevée, voire à température ambiante lorsqu'il se trouve sous forme de microparticules. Il estpyrophorique.

L’uranium a quatrevalences possibles (+III à +VI), les valencesIV etVI étant les plus répandues dans les minerais. Les conditions de passage de lavalenceIV à lavalenceVI dépendent dupotentiel d'oxydoréduction du milieu[20].

Ainsi dans la nature, l'élément uranium se retrouve toujours combiné à d’autres éléments, tels l'oxygène, l'azote, lesoufre, lecarbone sous forme d'oxydes, denitrates, desulfates ou decarbonates. On le trouve, par exemple, combiné à l'oxygène dans l'uraninite et lapechblende, deux des principaux minerais d'uranium, constitués d'oxyde uraneux (UO2).

Enfin, les ionsuranyle UO22+ se dissolvent très bien dans la plupart desacides, comme dans l'acide nitrique HNO3 ou l'acide fluorhydrique HF en donnant des sels d'uranyle tels que lenitrate d'uranyle UO2(NO3)2. L'équation de la dissolution de l'ion uranyle en sel d'uranyle dans l'acide nitrique est la suivante :

UO22+ + 2NO3UO2(NO3)2.

Dérivés organo-uraniens

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Comme la plupart des métaux, l'uranium a unechimie organométallique et de nombreuxcomplexes organométalliques, tels l'uranocène, sont connus.

Applications

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Utilisations historiques

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Plateau enouraline fluorescent : sous de lalumière noire, ce verre d'uraniumabsorbe le rayonnementultraviolet et le restitue à une fréquence différente dans le visible,émettant de lafluorescence dans le vert.

Le minerai d'uranium a été utilisé comme pigment dans laverrerie, lacéramique et lafaïence, sous forme de diuranate desodium ou d'ammonium[18]. Dans le verre, l'uranium est typiquement utilisé à des concentrations de 0,1 % à 2 % en masse pour produire de l'ouraline, solide d'un jaune fluorescent ou légèrement vert facile à identifier[18]. Il a été utilisé pour colorer des céramiques dentaires à de très faibles concentrations[18]. Il produit une pigmentation jaune à faibles concentrations, puis crème, orange, brune, verte, ou noire, quand la concentration augmente[18].

Il sert également de catalyseur dans certaines réactions chimiques spécialisées et dans des films photographiques[18].

L'uranium appauvri a également été utilisé pour ces emplois physico-chimiques[18]. Sous forme d'acétate d'uranyle et de zinc (réactif de Blanchetière), il donne des cristaux jaune-vert fluorescents avec lesions sodium Na+. Il permet donc de caractériser facilement ce métal lors des analyses en chimie minérale.

Enmétallurgie, il a été utilisé comme élément d’alliage dans la fabrication d'aciers rapides. D'appréciables quantités deferrouranium ont été produites entre 1914 et 1916[42]. À la fin des années 1950, l'apparition d'importants stocks d'uranium appauvri aux États-Unis relance la recherche sur la production et l'utilisation d'alliages d'acier contenant de l'uranium, mais aucun débouché majeur n'est identifié[43].

Industrie nucléaire

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Pastilles de combustible nucléaire d'uranium.

Historiquement, la première utilisation du minerai d'uranium par l'industrie nucléaire a été d'en extraire le radium, pour des applications médicales.

Le principal usage contemporain de l'uranium exploite ses propriétés nucléaires.

Médecine nucléaire

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Article détaillé :Médecine nucléaire.

Contrôle des matières nucléaires

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L'uranium est une matière nucléaire dont la détention est réglementée (Article R1333-1 du code de la défense).

Uranium appauvri

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L'uranium appauvri, unsous-produit de l'enrichissement de l'uranium, est remarquable par sadureté et sadensité.

Usage militaire

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L'uranium appauvri n'est pas employé pour son aspect radioactif mais pour ses propriétés mécaniques. Il estpyrophorique, employé comme arme antichar dotée d'un fort pouvoir à la fois pénétrant et incendiaire : à très haute vitesse, il perfore aisément les blindages en s'enflammant lors de l'impact, provoquant un incendie qui fait exploser le véhicule touché. Ainsi, des munitions à base d'uranium appauvri (obus de 20 à 30 mm des avions ou hélicoptères chasseurs de chars) ont été utilisées lors des guerres du Golfe (guerre du Koweït etguerre en Irak) et duKosovo. L'uranium appauvri est également utilisé pour faire des plaques de blindages[18].

Concernant sa toxicité, l'Organisation Mondiale de la Santé précise que "Dans les zones de conflit où l’uranium appauvri a été utilisé, il n’est pas nécessaire de soumettre les populations à un dépistage ou à un contrôle généralisé des effets éventuels sur leur santé. Les personnes qui pensent avoir été exposées à des doses excessives doivent aller consulter leur médecin qui les examinera, les traitera si elles ont des symptômes et assurera le suivi"[44]. Concernant les militaires, les études de suivi des vétérans blessés par des fragments d'uranium appauvri, encore inclus dans leur organisme, révèlent des "concentrations décelables d’uranium appauvri dans leurs urines, mais sans effet indésirable apparent pour la santé"[44]. Plus de 95 % de l'uranium pénétrant dans l'organisme n'est pas absorbé et est éliminé via les selles et les urines (en 24 heures pour l'uranium sanguin)[44].

Usage civil

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L'uranium appauvri constitue uncombustible nucléaire appelé « combustible MOX » lorsqu'il est complété par dudioxyde de plutonium. Il sert d'élément fertile dans les réacteurs, où l'238U se transforme par irradiation en239Pu fissile. Le MOX contribue ainsi au recyclage du plutonium.

L'uranium appauvri a autrefois été utilisé comme contrepoids en aviation, sur les premiersBoeing 747, lesMcDonnell Douglas DC-10, lesLockheed L-1011 TriStar par exemple[18], ce qui pose le problème du recyclage de ces avions qui, pour beaucoup, arrivent en fin de vie. Dans cet emploi, il est progressivement remplacé par letungstène[18]. La quille de certains voiliers de compétition a contenu de l'uranium appauvri avant que la réglementation n'interdise son usage. Il enfin utilisé pour les écrans de protection radiologique où il est également plus efficace que le plomb[18].

Concernant sa toxicité,« l’exposition excessive des professionnels à l’uranium appauvri par ingestion est improbable là où des mesures de sécurité ont été prises pour le lieu de travail »[44].« Les études à long terme portant sur des professionnels exposés à l’uranium ont signalé certains troubles de la fonction rénale selon l’intensité de l’exposition. Il semblerait néanmoins d’après certaines données que ces troubles puissent être transitoires et que la fonction rénale revienne à la normale après élimination de la source d’une exposition excessive »[44].

Imprégnation des populations humaines

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Elle est a priori plus élevée dans les régions demines d'uranium et chez les travailleurs de l’industrie nucléaire (en particulier impliqués dans l'extraction, le raffinage, la production de combustible nucléaire et son retraitement). Certains militaires (exposés aux vapeurs ou particules demunitions à uranium appauvri ont aussi été potentiellement exposés, sachant que par exemple 20 261 militaires français ont participé aux opérations extérieures dans le golfe Persique en 1990-1991), potentiellement susceptibles d'avoir développé un « syndrome de la guerre du Golfe »[45] ; dans les années 1990-2000, les auteurs n’ont souvent pas particulièrement retenu le rôle de l’uranium appauvri dans ce syndrome[46],[47],[45]

Ces personnes sont plus exposés au risque d'incorporation d'uranium, principalement par inhalation, ingestion, ou à la suite d'uneblessure[48]. On cherche rétrospectivement àreconstituer[49] leur niveau d'exposition à l'uranium pur, et/ou aux composés suivants : NU (nitrate d'uranyle) ; UF6 (hexafluorure d’uranium) ; UF4 (tétrafluorure d'uranium) ; U – TBP (tributylphosphate d'uranium) ; DAU (diuranate d'ammonium) ; UO2F2 (fluorure d'uranyle) ; UO2 (dioxyde d'uranium) ; UO3 (trioxyde d'uranium) ; UO4 (tétraoxyde d'uranium) ; UF6 (hexafluorure d'uranium) ;effluents uranifères acides ; U3O8 (sesquioxyde d'uranium) ; UO2F2 (fluorure d'uranyle...)[50].

Au milieu des années 2000-2010, si les effets de l’irradiation externe sont déjà bien explorés à travers l'épidémiologiques à grande échelle[51], les effets (en termes de risque de cancer notamment)[52],[53] de l'exposition interne induite par l’incorporation des particules d'uranium (et d'autres éléments émetteurs alpha) sont encore mal évalués[54]. En FranceAREVA a développé en son sein le projet Alpha risk project dans cet esprit[55]. Letabagisme et l'ingestion deboissons alcoolisées sont aussi des sources d'intégration d'uranium[52].

En 2018 en France le « Voletpérinatal » du programme national debiosurveillance a publié une évaluation de l'imprégnation desfemmes enceintes dont pour l'uranium (et douze autres métaux ou métalloïdes ainsi que quelques polluants organiques). Le dosage de l'uranium a été fait dans les urines de 990 femmes enceintes au moment de leur arrivée à la maternité. Elles faisaient toutes partie de la « Cohorte Elfe », un pannel ne comprenant que des femmes ayant accouché en France en 2011 horsCorse etTOM[56].Seules 28 % de ces 990 femmes présentaient une quantité détectable d'uranium dans leurs urines (95ecentile de la distribution :20,8 μg/L, pour 29,5 μg/g decréatinine)[56]. Ces quantités évoquent les mêmes ordres de grandeur que d'autres études faites en France et à l’étranger chez les femmes adultes (à cause du faible taux de quantification de cet élément, l'étude de 2018 n'a pas recherché les déterminants d’imprégnation[56]).

Toxicité

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Toxicité chimique

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Elle est du même ordre que celle duplomb (autremétal lourd). Ladose létale pour l'homme semble être de quelques grammes[57].

Chez un humain adulte et en bonne santé, lesystème digestif absorbe globalement entre 0,2 et 2 % de l’uranium présent dans l'eau et les aliments.

Les composés solubles de ce métal sont plus facilement absorbés que les composés insolubles[58]. Plus de 95 % de l'uranium ingéré ne sont pas absorbés par lamuqueuse intestinale, éliminés dans lesfèces. Puis environ 67 % de l'uranium passé dans le sang sera filtré par les reins et excrété dans les urines (dans les 24 heures)[58]. Les deux tiers de l'uranium restant seront intégrés par l'organisme ; par accumulation dans lesos et pour 16 % dans lefoie, pour 8 % dans lesreins et 10 % dans les autrestissus[58].

Selon l'OMS, le contenu attendu en uranium d'uncorps humain en équilibre avec son environnement est d'environ 90 à 150 µg d'uranium[59]. Il résulte d'un apport journalier de l'ordre de 1 à 2 µg/jour par l'eau courante et l'alimentation.

Le rein est l'organe critique en termes detoxicité chimique. Le suivi de cohortes de professionnels exposés à l'uranium a mis en évidence des troubles rénaux (néphrites), avec une gravité dépendant de la dose[60].

À forte dose, l'uranium induit unenéphropathie sévère, due à la dégradation destubules proximaux, et à l'atteinte desstructures glomérulaires[61],[62],[63]. L'observation histologique et morphologique montre que l'architecture de l'épithélium des structuresglomérulaires est altérée[62]. Puis l'épithélium tubulaire proximale senécrose[61]. Certaines données[58],[61] ont un temps fait croire que ces troubles n'avaient qu'un caractère transitoire, car une expérience sur l'animal a montré un retour à une situation rénale apparemment normale après élimination de la source d’une exposition excessive. L'épithélium lésé peut effectivement se régénérer après la disparition des apports en uranium, y compris après plusieurs injections defluorure d'uranyle UO2F2 (à 0,66 ou 1,32 mg U/kg de poids corporel (chez l'animal)[61] ; cependant l'observation histologique a montré (chez le rat) que les cellules mortes ou lésées sont remplacées par des cellules structurellement anormales, et dépourvues de certaines capacités fonctionnelles[64].

Le seuil de toxicité chimique rénale est estimé à 70 µg/kg de poids corporel ou 16 µg/g de rein (limite de 3 µg/g de rein pour la protection des travailleurs)[65]. La doselétale 50 (DL50) par voie orale est de 204 mg/kg chez lerat de laboratoire (la souris s'y montre un peu plus résistante avec de 242 mg/kg comme dose létale (DL50) par voie orale. En 1959, la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR) recommandait de ne pas dépasser 3 μg/g dans le rein, mais cette valeur-seuil est aujourd'hui controversée, car des doses bien inférieures suffisent à induire des dégâts dans les tubules proximaux (avec protéinurie et enzymurie, par exemple pour 0,7 à 1,4 μg d'uranium par gramme de rein[61].

Dans tous les cas, c'est la toxicité chimique rénale (néphrite tubulaire aiguë) qui entraîne la mort de l'animal[66]. Le mécanisme toxique est expliqué comme suit : l'uranium non-excrété par le rein y est réabsorbé et s'y accumule, en se fixant sur les cellules tubulaires proximales[67] où en raison de l'acidité du milieu, le complexe uranium-uranyle se dissocie pour éventuellement se combiner avec certains composants de la membrane luminale. Les ions uranyle peuvent alors pénétrer la cellule. Ils s’accumulent notamment dans les lysosomes. Ils y forment des aiguilles de phosphate d’uranyle, ainsi que dans lesmitochondries[67]. On a aussi montréin vitro que l'uranium à haute dose peut induire l'apoptose (suicide cellulaire) en activant certains enzymes (caspases 3 et 9, protéases à cystéine) via des signaux intrinsèques des mitochondries[68]. Les symptômes de la néphropatie sont accompagnés d'anomalies fonctionnelles (polyurie,enzymurie,protéinurie, élévation sanguine de lacréatinine et de l'urée[66],[61],[69],[70]. Les lésions sont moindres et plus réversibles si le taux rénal d'uranium est bas et le temps d’exposition court.

Perturbation endocrinienne : des expériences surmodèle animal ont montré qu'uneexposition chronique à de faibles doses d'uranium appauvri (ce n'est donc pas la radiotoxicité qui est ici en cause) se traduit par une diminution du taux de 1,24,25(OH)3D3 (ou1,25-trihydroxyvitamine D3, une formehormonalement active de lavitamine D)[60].

Cette diminution est accompagnée demodifications moléculaires desenzymes de typescytochromes P450 (CYPs), enzymes protéiques importantes pour le métabolisme, présente chez presque toutes les espèces animales, végétales, fongiques, et qui jouent un rôle important pour la détoxication de l'organisme. On observe aussi des modifications des récepteurs nucléaires associés[60]. La même étude que ci-dessus a montré que l'uranimum appauvri et – de la même manière – l'uranium enrichi affectent l'expression de VDR (vitamin D receptor) et deRXR α (retinoic X receptor alpha), ce qui signifie que l'uranimum (enrichi ou non) peut perturber l'expression des gènes cibles de lavitamine D (impliqués dans le transport du calcium au niveau rénal)[60].

Radiotoxicité

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Contrairement à la radioactivité, qui se mesure enbecquerels, la radiotoxicité de l'uranium (c'est-à-dire l'effet de son rayonnement ionisant sur l'homme) se mesure enmicrosieverts (μSv).

Quel que soit son enrichissement, laradioactivité de l'uranium est toujours du type alpha, de l'ordre de4,5 MeV. Saradiotoxicité dépend donc de sonactivité massique et faiblement de sa composition. Elle est de l'ordre de 0,6 µSv/Bq (F) à 7 µSv/Bq (S) en inhalation, 0,05 µSv/Bq (F) à 0,008 µSv/Bq (S) en ingestion, les poumons et les os étant alors les organes critiques[71].

Laradiotoxicité de l'uranium serait du même ordre de grandeur que celle de la toxicité chimique : elle l'emporte pour desenrichissements supérieurs à 6 %, la toxicité chimique étant sinon prépondérante[41].

Effets sur la reproduction

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L'uranium est aussireprotoxique via notamment un effet délétère sur les organes reproducteurs ; soit du fait de sa radioactivité, soit du fait de sa chimiotoxicité, et peut-être des deux.

L'uranium a chez l'animal des effets démontrés ; sur lesystème reproducteur : chez le rongeur de laboratoire, labarrière hémato-testiculaire (ou BHT) qui était réputée protéger letesticule peut en être franchie par leplutonium, l'américium et lepolonium au moins grâce à latransferrine.

  • De l'uranium est significativement trouvé dans les testicules de rats ayant reçu un implant d'uranium dans le muscle d'une des pattes. Les récepteurs à la transferrine présent dans l'épithéliumséminifère humain pourrait donc expliquer la présence d'uranium dans lesperme de soldats blessés par des munitions à l'uranium appauvri.
  • Des rats ayant des implants sous-cutanés d'uranium, et des souris abreuvées d'eau contenant de l'uranium produisent descellules de Leydig altérées, ce qui perturbe la production d'hormonesstéroïdes et se traduit par un sperme dégradé (spermatozoïdes moins nombreux et moins mobiles), expliquant les observations faites dès 1949 de diminution du nombre de portées et du nombre de petits par portée chez plusieurs espèces d'animaux ayant régulièrement ingéré de faibles doses denitrate d'uranyle[72],[73].

Effets sur le développement

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L'uranium induit une toxicité fœtale et embryonnaire chez la souris chez laquelle un implant d'uranium a été posé dans le muscle d'une patte. Il esttératogène à doses plus élevées, provoquant la mort de l'embryon exposé à une concentration 50 mg kg−1 j−1 durant 9 jours, 20 % inférieure à la dose létale pour l'adulte. Une souris gestante abreuvée avec une eau correspondant à une ingestion de 25 mg d'uranium par kilogramme et par jour produit moins de jeunes. Ceux-ci ont ensuite des problèmes de développement et de survie[74].

La plupart des études et réglementations se fondent sur les effets sur l'animal, or les premières étudesex vivo permises par les nouvelles techniques de cultures cellulaires laissent penser que les gonades humaines seraient plus sensibles à l'uranium que ne le sont celles des rongeurs utilisés en laboratoire. Le testicule fœtal humain pourrait aussi être plus sensible que ceux des rongeurs de laboratoire[75].

Normes

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Il n'y a pas de consensus sur les normes ni la NOAEL (dose sans effet nocif observé) de l'uranium, certains estimant que les effets délétères de la radioactivité peuvent exister quelle que soit la dose.

Pour lapotabilité de l'eau, l'OMS a fixé une teneur maximale de1,4 mg l−1[76], tout en recommandant dans ses lignes directrices une concentration en uranium cent fois plus faible, inférieure à0,015 mg/l, pour les eaux de boisson courante[77]. Au Canada, l'eau potable possède une concentration maximale acceptable de 0,02 milligramme d'uranium par litre (mg/L)[78].

Prix

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Prix « spot » mensuel de l'uranium en US$[79].

Le prix de l'uranium a baissé dans les années 1980 et 1990 pour plusieurs raisons :

  • les politiques d'économie d'énergie ont permis de limiter la consommation d'électricité ;
  • des gisements d'uranium économiquement exploitable ont été découverts ;
  • les stocks d'uranium militaire constitués dans le contexte de laguerre froide ont été convertis en stocks civils et utilisés dans les réacteurs nucléaires à la suite de l'assouplissement des tensions américano-soviétiques.

Le prix de l'uranium a atteint un minimum en à 14,1 dollars par kilogramme de U3O8[80].

Le prix de l'uranium a progressivement augmenté depuis 2001 pour atteindre un pic à 298 $/kg en. Ce pic s'explique par la diminution des stocks, la faible augmentation de production, et par des événements ponctuels tels que l'inondation de lamine de Cigar Lake au Canada et l'incendie de lamine d'Olympic Dam en Australie[81].

L'uranium est redescendu à 102,5 $/kg en. En, il se situait à environ 138,9 $/kg. Il est à prévoir une tendance à la hausse en raison de l'épuisement des stocks militaires prévu vers 2015[82].

En le cours de l'uranium est au plus bas : aux alentours de 52,9 $/kg de U3O8. Ceci s'explique par le faible coût de production des mines du Kazakhstan et par l'offre qui surpasse la demande[83].

Prix spot de l'uranium en dollars par livre, entre 1980 et 2017.

Le prix de revient du kilowatt-heure est peu sensible au prix de l’uranium. Certes, le coût du cycle du combustible représente environ 20 % du prix de revient du kilowatt-heure, mais ce cycle comprend toutes les transformations physiques et chimiques qu’il faut faire subir à l’uranium naturel pour en faire un combustible utilisable. Le coût du combustible nucléaire constitue environ 5 % du prix final du kilowatt-heure nucléaire en 2014[84]. Cependant, des études économiques montrent que le prix de l'uranium commence à avoir un effet significatif sur le coût du kWh d'électricité nucléaire à partir de 110 ou 220 euros par kilogramme de U3O8[85].

En 2023, le prix de la livre d'uranium (U3O8) augmente de 30 % en neuf mois, atteignant 66,25 $, et retrouve ainsi son niveau d'avant l'accident de Fukushima en 2011. Cette augmentation s'explique pas l'accélération de la mise en service de nouveaux réacteurs. Selon les projections de l'Association nucléaire mondiale (WNA) publiées en septembre, les capacités de production nucléaires devraient augmenter de 75 % d'ici à 2040, à 686 GW. En Chine,24 réacteurs sont en cours de construction. Les États-Unis et la France, de leur côté, prolongent la durée de vie de leurs centrales et envisagent d'en construire de nouvelles. Au Japon, près d'un tiers des33 réacteurs mis à l'arrêt après l'accident de Fukushima a été reconnecté au réseau. Les progrès de la filière despetits réacteurs modulaires soutiennent également les perspectives de demande d'uranium, qui devrait presque doubler à 130 000 tonnes par an d'ici à 2040, contre 65 650 tonnes en 2023[86].

Commerce

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La France importe plus que la consommation d'uranium qui lui est nécessaire et exporte ses surplus sous différentes formes, d'après les douanes françaises. En 2014, le prix moyen à la tonne à l'export était de 36 000 [87].

Notes et références

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Notes

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  1. « Au sujet de l'uranite, un nouveaumétalloïde ».
  2. Avant la découverte de la radioactivité,Lord Kelvin avait estimé l'âge de laTerre à quelque20 millions d'années, en supposant que la seule source d'énergie capable de s'opposer au refroidissement était la chaleur résiduelle, initialement produite lors de la formation de la Terre. Un âge de seulement quelques dizaines de millions d'années fut considéré beaucoup trop court par les géologues, et un vif débat s'ensuivit entre géologues et physiciens. Celui-ci ne devait prendre fin qu'une vingtaine d'années après la découverte de la radioactivité, trop tard pour Kelvin de faire amende honorable. Plus tard, les physiciens ont pu apporter aux géologues des méthodes de datation absolue des roches qui se basent sur la radioactivité et les abondances actuelles de certainsradioéléments et de leurs produits de désintégration (voirRadiochronologie).
  3. L'uranium est présent sur Terre essentiellement sous forme d'oxydes, donc incorporé dans les roches et très peu dans le noyau métallique. Mais la chaleur dégagée dans le manteau retarde le refroidissement du noyau.
  4. a etbVoirFission nucléaire.
  5. Théoriquement, la fissioncomplète de 1 kg d'uranium libère une chaleur de 80 TJ. Mais dans un réacteur nucléaire, seulement environ 1 % (à quelques pourcents) de l'uranium initialement présent subit réellement la fission, avant d'être remplacé.

Références

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Voir aussi

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Articles connexes

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