Enrichissement de l'uranium

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Le 19/04/2006 à 09h57 156 vues

Question d'origine :

Bonjour, J'aimerais savoir quels sont les différents procédés d'utilisation de l'uranium, à des fins civiles, notamment pour comprendre en quoi fameux "enrichissement de l'uranium" est à la fois à des fins civiles et potentiellement militaires. Quels pays effectuent l'enrichissement de l'uranium ? Seulement les pays ayant développé l'arme nucléaire ? Ou bien d'autres ? Tous signataires du traité de non prolifération nucléaire ? Merci d'avance pour votre réponse qui, j'espère, n'entrera pas dans des termes trop techniques en la question. Cordialement, CP

Réponse du Guichet

bml_sci - Département : Sciences et Techniques

Le 21/04/2006 à 08h20

Réponse du Département Sciences et Techniques

L'uranium , un élément chimique (symbole U) qui se présente à l'état naturel sous la forme d'un mélange comportant trois principaux isotopes :
- l'uranium 238, fertile, dans la proportion de 99,28%
- l'uranium 235, fissile, dans la proportion de 0,71%
- l'uranium 234
L'uranium 235 est le seul nucléide fissile naturel, une qualité qui explique son utilisation comme source d'énergie.
L'enrichissement est le procédé par lequel on accroît la teneur en isotopes fissiles pour le rendre efficacement utilisable, la proportion d'uranium 235 sera portée aux environs de 3% à 4%;

On utilise l'uranium enrichi dans presque tous les réacteurs de recherche, dans la plupart des réacteurs de fabrication servant à produire de l'électricité, et dans les bombes.
L'enrichissement de l'uranium est une technique de haute technicité et aussi d'importance stratégique, puisqu'on peut l'utiliser pour fabriquer des explosifs nucléaires. Tous les pays dotés d'armes nucléaires ont des usines d'enrichissement.

Les différentes méthodes d'enrichissement

La diffusion gazeuse
Avant son enrichissement par ce procédé, le tétrafluorure d’uranium, obtenu après extraction du minerai et raffinage, sera transformé en hexafluorure d’uranium (UF6) qui a la propriété d’être gazeux à partir de 56 °C.
Le procédé par diffusion gazeuse consiste à faire passer l’UF6 à l’état gazeux à travers une multitude de “barrières” qui sont des membranes percées de trous minuscules. Les molécules d’hexafluorure d’uranium 235, plus légères que celles d’hexafluorure d’uranium 238, traversent un peu plus rapidement chaque barrière, ce qui permet d’enrichir peu à peu l’uranium. Mais étant donné la masse très voisine des deux isotopes, le ralentissement de l’uranium 238 est très faible par rapport à celui de l’uranium 235. C’est pourquoi, en France, dans l’usine d’enrichissement de l’uranium (usine Eurodif de Tricastin dans la vallée du Rhône fournissant plus du tiers de la production mondiale d’uranium enrichi), l’opération doit être répétée 1 400 fois pour produire un uranium assez enrichi en uranium 235, alors utilisable dans des centrales nucléaires classiques.

L'ultracentrifugation
Un autre procédé d’enrichissement de l’uranium est utilisé à moins grande échelle par le groupe européen Urenco (Allemagne, Pays-Bas, Grande-Bretagne) : c’est l’ultracentrifugation.
Ce principe de séparation utilise une centrifugeuse qui, telle une essoreuse à salade tournant à grande vitesse, projette plus vite à sa périphérie l’hexafluorure d’uranium 238 que l’hexafluorure d’uranium 235 qu’elle contient. La très légère différence de masse entre les deux molécules permet ainsi d’augmenter petit à petit la concentration en uranium 235. Là encore, de nombreuses étapes successives sont nécessaires pour obtenir un enrichissement suffisant..

Dans les centrales nucléaires le recyclage des combustibles usés consiste à récupérer la matière encore utilisable, le plutonium et l’uranium, pour produire à nouveau de l’électricité.
L’utilisation du plutonium issu du retraitement fait l’objet de nombreuses études, notamment au CEA. De nouveaux combustibles composés d’un mélange d’oxyde d’uranium et oxyde de plutonium (appelés Mox, de l'anglais “Mixed Oxides”) sont déjà utilisés dans certains réacteurs (REP) d’EDF. De plus, en ce qui concerne l’uranium récupéré au cours du retraitement et qui est encore légèrement plus riche que l’uranium naturel

La technologie de diffusion gazeuse équipe l'usine française du Tricastin - Georges Besse (10,8 millions d'UTS/an ainsi que l'usine américaine de Paducah (11,3 millions d'UTS/an) et l'usine chinoise de Lanzhou (0,45 million d'UTS/an).
La technologie d'ultra-centrifugation est employée en Allemagne (Gronau : 1,3 million d'UTS/an), au Japon (Rokkasho-Mura : 1,05 millions d'UTS/an), dans les Pays-Bas (Almelo : 1,5 millions d'UTS/an), dans la Fédération de Russie (4 usines pour un total de 20 millions d'UTS/an), au Royaume-Uni (Capenhurst : 2 millions d'UTS/an) ainsi qu'en Chine (Shaanxi : 0,45 millions d'UTS/an) qui dispose des deux technologies. L'usine russe de Seversk a la particularité de pouvoir ré-enrichir l'uranium de retraitement. Cette technologie est aussi à la base du projet de l'usine Georges Besse II qui doit remplacer la première usine d'enrichissement d'Eurodif à sa fermeture..

Actuellement, moins de dix pays possèdent l'arme nucléaire : aux cinq puissances dont le statut nucléaire est reconnu par le traité de non-prolifération (TNP), et qui sont par ailleurs membres permanents du Conseil de sécurité, s'ajoutent Israël, l'Inde et le Pakistan. La Corée du Nord a très vraisemblablement franchi le seuil nucléaire, cependant que l'Iran paraît tenté par un processus de type nord-coréen.
D'abord, au centre du dispositif figure naturellement le traité de non-prolifération ouvert à la signature en 1968, et auquel ont souscrit depuis lors tous les Etats, à l'exception d'Israël, de l'Inde, du Pakistan et de la Corée du Nord. Le TNP est sous-tendu par le système de contrôles et d'inspections de l'Agence internationale pour l'énergie atomique (AEIA). Grâce à l'extension quasi universelle du TNP, tout Etat peut partir du principe que ses rivaux ne vont pas inévitablement acquérir l'arme nucléaire. De fait, la plupart des Etats naguère engagés dans des recherches nucléaires militaires le faisaient à une époque et dans un environnement régional dont le TNP était encore absent.

sources:
- Regards sur l'uranium de Claude Valsardieu ingénieur-géologue, un ouvrage en 3 tomes
- Ce site sur l'Usine du Tricastin et l'enrichissement de l'uranium
- des articles de l'encyclopédie Wikipedia sur l'uranium et Traité de non-prolifération nucléaire
- un article du journal "Le Monde "du 03/04/2006 au avec des références au problème posé actuellement par l'Iran et son programme d'enrichissement de l'uranium.
-Traite de non-prolifération du nucléaire
-Sortir du nucléaire

Commentaire de bonom : Publié le 21/04/2006 à 09:21

Merci pour votre réponse mais une interrogation subsiste à mes yeux. Vous écrivez "Actuellement, moins de dix pays possèdent l'arme nucléaire", ainsi que "On utilise l'uranium enrichi dans presque tous les réacteurs de recherche, dans la plupart des réacteurs de fabrication servant à produire de l'électricité, et dans les bombes. L'enrichissement de l'uranium est une technique de haute technicité et aussi d'importance stratégique, puisqu'on peut l'utiliser pour fabriquer des explosifs nucléaires. Tous les pays dotés d'armes nucléaires ont des usines d'enrichissement." Doit-on en comprendre que disposer de la technique d'enrichissement d'uranium implique directement et inévitablement le fait de "posséder l'arme nucléaire" ? L'arme nucléaire est-elle l'uranium enrichi ? Les 5 puissances dont le statut nucléaire est reconnu par le traité de non-prolifération, Israël, l'Inde et le Pakistan, sont dits possèder l'arme nucléaire. Elles sont donc les seules dans le monde à enrichir leur uranium ?

Réponse du Guichet

bml_sci - Département : Sciences et Techniques

Le 21/04/2006 à 11h53

Réponse du Département Sciences et Techniques

Nous vous conseillons, dans un premier temps, de consulter en intégralité les références mises en évidence dans notre première réponse.

Un seul article de presse traitant du problème actuel posé par l'Iran est cité. Mais vous n'êtes pas sans savoir que ce sujet est largement débattu dans la presse nationale et internationale et sur les chaînes de télévision.

Quant à savoir quel pays, demain ou après-demain mettra en place sur son territoire des usines d'enrichissement de l'uranium et quel pays se dotera de l'arme nucléaire, désolés nous ne sommes ni devin ni sorcier.