URANIUM

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Les utilisations de l'uranium métal, ses alliages et les composés d'uranium

L'uranium pur sous sa forme métallique est très peu utilisé. Ses principales utilisations sont liées à sa masse volumique élevée. Il a été employé comme contrepoids de gouvernes d'avions, de quilles de bateaux de Colas et de Tabarly. Il est actuellement employé dans des applications militaires qui utilisent, outre sa masse volumique élevée, sa capacité à former des alliages fusibles à relativement basse température (vers 1 000 0C) avec les aciers de blindage. Dans ces applications, il est utilisé sous forme de dards ou de fléchettes, dans des obus à l’uranium appauvri et des blindages de chars.

L'uranium possède une grande aptitude à former des alliages ; certains d'entre eux sont utilisés comme matériaux fissiles dans les éléments combustibles des réacteurs nucléaires. On ne décrira ici que les alliages employés dans les réacteurs de la filière graphite-gaz en France et Magnox en Grande-Bretagne.

Alliages U-Fe-Al

Les alliages U-Fe-Al, utilisés en France sous le nom de sicral F1 et en Grande-Bretagne sous le nom d'uranium ajusté, contiennent de 0,02 à 0,05 p. 100 de fer, de 0,05 à 0,09 p. 100 d'aluminium, avec en plus, pour le premier, de faibles quantités de silicium et de chrome. Ces éléments d'addition permettent l'application d'un traitement thermique de trempe destiné à l'obtention d'une microstructure à grains fins avec des précipités constitués par les composés intermétalliques U6Fe et UAl2.

Cet alliage possède alors une résistance mécanique accrue par rapport à l'uranium pur, ainsi qu'une bonne stabilité sous flux de neutrons. Il a servi sous forme de tubes contenant une âme de graphite dans de nombreux réacteurs gaz-graphite (Saint-Laurent, Vandellos).

Alliages uranium-molybdène et dérivés

Les alliages renfermant 0,5 et 1,1 p. 100 en poids de molybdène ont été utilisés en France dans les réacteurs Chinon-1, 2 et 3 situés à Avoine, près de Chinon.

L'alliage à 1,1 p. 100 a été retenu en raison de ses propriétés intéressantes telles que structure à grains fins, absence d'orientation préférentielle et très haute résistance au fluage. Sa morphologie en phase α est une microstructure lamellaire biphasée constituée par les deux solutions solides Uα et Uγ.

Cette structure possède une parfaite isotropie statistique en raison de la finesse du grain, ce qui élimine toute orientation préférentielle après coulée et refroidissement lent. De plus, la résistance au fluage, très élevée à haute température, a permis l'utilisation de ce matériau sous forme d'éléments tubulaires soumis à la pression extérieure du gaz. Ces éléments ont montré une bonne stabilité sous irradiation.

L'alliage U-Mo 1 Al 0,05 Sn 0,05 possède les mêmes propriétés structurales que l'alliage U-Mo 1,1 ; mais sa résistance à l'irradiation est considérablement plus élevée.

Dioxyde d'uranium

Le dioxyde d'uranium UO2 est le matériau de base des combustibles des principales filières nucléaires en fonctionnement dans le monde : eau ordinaire sous pression (P.W.R. aux États-Unis, R.E.P. en France, VVER en ex-U.R.S.S.), eau ordinaire bouillante (BWR), eau lourde sous pression (PHWR au Canada) ; il a été également employé dans les réacteurs à gaz de type A.G.R. en Grande-Bretagne.

Il est élaboré sous forme d'une poudre brun foncé qu'il est nécessaire de fritter pour obtenir un matériau massif. Son point de fusion est d'environ 2 800 0C. Il possède une structure cristalline cubique à faces centrées avec un paramètre de 0,570 nm et présente une excellente stabilité sous flux de neutrons jusqu'à des taux de combustion très élevés : 100 000 MWj/t.

Fluorures d'uranium

Le tétrafluorure et l'hexafluorure d'uranium interviennent lors des diverses étapes de la fabrication du combustible nucléaire. Le passage par ces composés est nécessaire pour effectuer l'enrichissement par voie gazeuse.

Le tétrafluorure d'uranium UF4 est le principal composé, avec l'oxyde d'uranium, qui est élaboré lors de la fabrication du combustible nucléaire destiné aux principales filières utilisées et en particulier celle à eau ordinaire sous pression. Il présente l'avantage d'être solide à la température ambiante, stable à l'air sec au moins jusqu'à 200 0C, très peu soluble dans l'eau (1 x 10—4 mole par litre d'eau à 25 0C). Il peut donc être facilement stocké et transporté. C'est un solide vert qui fond, sous une a [...]

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Otto Hahn Fritz Strassmann et Fritz Haber

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Hiroshima et la capitulation du Japon, 1945

Hiroshima et la capitulation du Japon, 1945
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Minéraux uranifères

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Uranium : production minière

Uranium : production minière
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Écrit par :

  • : ingénieur au Commissariat à l'énergie atomique
  • : ingénieur École nationale supérieure de géologie, Nancy, chargé de mission à la Direction des mines et usines
  • : Ingénieur au Centre d'études nucléaires, Saclay
  • : 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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Pour citer l’article

Bernard BOUDOURESQUES, Jean CARALP, Jeanne LEHMANN, Jean-Louis VIGNES, « URANIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 11 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/uranium/