URANIUM
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L'uranium (symbole U, numéro atomique 92) est un élément chimique métallique très dense (d = 19), dur, dont la couleur grise rappelle celle du nickel. Pendant les cent cinquante ans qui suivirent sa découverte, en 1789, par Martin Heinrich Klaproth, on lui trouva peu d'applications – essentiellement la fabrication d'émaux –, et il fut étudié principalement parce qu'il était le plus lourd (poids atomique 238,02) des éléments connus. Eugène Melchior Péligot montra, en 1841, que la substance isolée par Klaproth était en réalité l'oxyde UO2 et prépara l'uranium métallique par réduction du tétrachlorure UCl4 à l'aide de potassium. En 1938, Otto Hahn et Fritz Strassmann découvrirent que le noyau d'uranium bombardé par un flux de neutrons éclatait en noyaux plus légers comme ceux de baryum (Z = 56) et de krypton (Z = 36) en libérant une énergie considérable. La découverte de ce phénomène appelé fission fut à l'origine des recherches les plus intenses jamais effectuées sur un élément chimique. En 1939, Enrico Fermi, puis Leo Szilard, Herbert Lawrence Anderson et Frédéric Joliot-Curie montrèrent que ce processus pouvait s'effectuer de façon continue par l'intermédiaire d'une réaction en chaîne. Il fut démontré aussi que seul l'isotope 235 était fissile. La première réaction nucléaire en chaîne fut mise en œuvre le 2 décembre 1942 à l'université de Chicago. Les applications militaires suivirent rapidement : explosion d'Hiroshima le 6 août 1945, puis développement par les grandes puissances d'un arsenal nucléaire considérable.
Otto Hahn Fritz Strassmann et Fritz Haber
Le chimiste allemand Otto Hahn (1879-1968), au centre, et ses collègues Fritz Strassmann et Fritz Haber, à Munich, en 1962. Otto Hahn reçut le prix Nobel de chimie en 1944 pour sa théorie de la fission de l'uranium, théorie émise en 1938.
Crédits : Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images
Hiroshima et la capitulation du Japon, 1945
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Crédits : National Archives
Géochimie, métallurgie extractive
L'uranium a quatre valences possibles, les valences 4 et 6 étant les plus répandues dans les minerais. Les conditions de passage de la valence 4 à la valence 6 dépendent du potentiel d'oxydoréduction du milieu ; elles sont voisines des conditions de passage du fer ferreux au fer ferrique. L'uranium hexavalent est beaucoup plus soluble que l'uranium tétravalent ; il forme des complexes, les plus fréquents étant les uranylcarbonates et les uranylsulfates.
Distribution géochimique de l'uranium
Dans la lithosphère, la teneur moyenne en uranium est de 3 à 4 parties par million (p.p.m.), mais l'éventail est très large selon les matériaux.
En dehors des minéraux d'uranium proprement dits (tabl. 1), l'uranium se rencontre dans les minéraux majeurs ou accessoires sous forme d'inclusions ou d'additions isomorphiques, avec des teneurs en uranium de l'ordre de la fraction à la dizaine de p.p.m. pour les minéraux majeurs, et de l'ordre de la dizaine à la dizaine de milliers de p.p.m. pour les minéraux accessoires.
Principaux minéraux uranifères.
Crédits : Encyclopædia Universalis France
C'est dans les roches magmatiques acides que les teneurs en p.p.m. d'uranium sont les plus élevées : de 1 à 6 dans les granites et dans les syénites, de 2 à 7 dans les rhyolites et dans les trachytes, de 0,2 à 2 dans les gabbros et dans les diorites, de 0,2 à 4 dans les basaltes et dans les andésites, de 0,001 à 0,03 dans les roches ultrabasiques, de 0,1 à 30 dans les roches alcalines.
L'altération des sources primaires d'uranium a pour effet de le libérer sous forme hexavalente stable en solution aqueuse. Après un déplacement plus ou moins grand, il est susceptible de se déposer syngénétiquement avec certains sédiments et de se fixer épigénétiquement sous des formes qui dépendent des conditions chimiques du milieu, dans tous les types de roches, y compris les formations sédimentaires non consolidées. Les teneurs en p.p.m. d'uranium y sont de l'ordre de 1 à 13 dans les schistes, de 1 à 80 dans les schistes carburés, de 3 à 27 dans les bauxites, de 0,1 à 9 dans les carbonates, de 1 à 350 dans les phosphates.
Les sols constituent un matériau fixateur important. Leur teneur en uranium correspond généralement à un enrichissement épigénétique en provenance du substratum.
Les teneurs des eaux continentales varient selon la nature du substratum. Elles se situent entre 0,1 et 10 parties par milliard, l'uranium étant sous forme de complexes dont la nature chimique dépend du pH.
La teneur moyenne des eaux de mer est de l [...]
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Écrit par :
- Bernard BOUDOURESQUES : ingénieur au Commissariat à l'énergie atomique
- Jean CARALP : ingénieur École nationale supérieure de géologie, Nancy, chargé de mission à la Direction des mines et usines
- Jeanne LEHMANN : Ingénieur au Centre d'études nucléaires, Saclay
- Jean-Louis VIGNES : professeur d'université à l'I.U.F.M. de Créteil, chercheur au Centre d'études de chimie métallurgique (C.N.R.S.)
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CARNOTITE
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Voir aussi
- ALLONGEMENT science des matériaux
- ALLOTROPIE
- CŒUR génie nucléaire
- COMBUSTIBLE NUCLÉAIRE
- CRISTALLOGRAPHIE
- DÉFAUTS cristallographie
- DÉFORMATIONS mécanique
- DIFFUSION GAZEUSE
- DILATATION THERMIQUE
- DIOXYDE D'URANIUM
- ENRICHISSEMENT génie nucléaire
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Pour citer l’article
Bernard BOUDOURESQUES, Jean CARALP, Jeanne LEHMANN, Jean-Louis VIGNES, « URANIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/uranium/