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Uranium
Uranium
L’Uranium est un métal gris connu depuis très longtemps, bien avant qu’on découvre qu’il était radioactif. Son principal minerai est la pechblende U3O8. L’uranium a été découvert en 1789 par Klaproth en analysant la pechblende. Il l’a baptisé uranium en mémoire de la planète Uranus qui venait d’être découverte par Herschel.
Mais en fait, le corps brun-rouge que Klaproth a pris pour le métal n’était pas le métal, mais l’oxyde d’uranium UO2, et c’est Péligot qui l’a montré, en réduisant par le sodium métallique le chlorure UCl4 en 1842. Il existe un troisième oxyde d’uranium UO3, et la pechblende peut être considérée comme formée de 1 UO2 + 2 UO3.
Les composés d’uranium au degré d’oxydation +VI sont jaunes, solubles dans l’eau et fluorescents. On a utilisé l’Uranium pendant tout le 19ème siècle comme pigment de céramique, à cause de la belle couleur jaune qu’il donnait à la peinture sur porcelaine, et qui résistait à la cuisson dans les fours de potiers.
C’est cette fluorescence qui est à l’origine de la découverte accidentelle de la radioactivité. En 1895, Becquerel étudiait la fluorescence des oxydes d’uranium en en exposant un grain au soleil, puis en le déposant sur une plaque photographique dans l’obscurité. Plus l’éclairage était intense, plus la plaque noircissait. Mais un jour, le temps étant couvert, Becquerel fit le même essai avec un grain non éclairé au préalable. Il constata que la plaque noircissait quand même. Cela prouvait que l’uranium émettait des rayons spontanément, donc qu’il était « actif », d’où le mot « radioactif ». Ces rayons viennent du noyau de l’atome d’Uranium, qui se désintègre donc spontanément, sans qu’on puisse ni freiner ni accélérer ce phénomène.
L’uranium naturel est constitué de deux isotopes, U-235 et U-238. Mais le principal est U-238, qui constitue 99.3 % du total.
En 1939, on a découvert que, bombardé par des neutrons lents, l’isotope U-235 de l’Uranium subit le phénomène de fission : il se casse en deux fragments, en dégageant une quantité énorme d’énergie, et en libérant 2 à 3 neutrons, qui produiront de nouvelles fissions l’instant d’après. Cela forme ce qu’on appelle une réaction en chaîne. C’est ainsi que fonctionne une bombe atomique, du type Hiroshima. Et c’est aussi le principe des centrales nucléaires, si on utilise non pas l’uranium pur, mais un mélange d’uranium et d’un capteur de neutrons, capable d’absorber les neutrons en excès.
L’Uranium-238 ne subit pas la fission. Bombardé par des neutrons, il se transforme progressivement en atomes plus lourds, comme le Neptunium et le Plutonium. Cet isotope est beaucoup moins radioactif que U-235. On l’utilise parfois comme quille de bateau, à cause de sa densité élevée (18.95).
La séparation entre les deux isotopes est très difficile. Elle se fait avec le fluorure UF6 qui est gazeux à 56 °C, en utilisant la différence de masse. Si on envoie ce gaz sous pression à travers des parois poreuses, l’isotope 235 traverse plus facilement la cloison. Donc le gaz s’enrichit peu à peu en fluorure d’uranium-235 si on lui fait traverser un grand nombre de ces cloisons. On peut aussi utiliser la force centrifuge pour les séparer.