Uranium

Numéro atomique : 92 Rayon atomique : 240 pm (Van der Waals)
Symbole atomique : U Point de fusion : 1135 °C
Masse atomique : 238 Point d’ébullition : 4131 °C
Configuration d’électron :
[Rn] 7s5f6d1
États d’oxydation : 6, 5, 4, 3, 0
Uranium
Uranium.

Le nouvel élément qu’était l’uranium a été découvert en 1789 par le chimiste allemand Martin Klaproth. Il doit son nom à la planète Uranus. Bien qu’on ne le rencontre pas souvent sous forme de gisement concentré, l’uranium est plus abondant que l’argent, le cadmium ou le mercure.

Pendant plus d’un siècle, l’uranium ne fut guère qu’une curiosité. On s’en servait pour fabriquer un verre d’une intense couleur verte, mais ses applications restaient peu nombreuses. À vrai dire, on ne le voyait que comme un résidu des mines de pechblende, telle celle qu’exploita Gilbert Labine au Grand lac de l’Ours, dans le nord du Canada, dans les années 1930. La pechblende était exploitée parce qu’elle contenait du radium, élément qui intéressait vivement les chercheurs intrigués par le phénomène de la radioactivité.

Uranium - fuel bundle
L’uranium sert de combustible dans les réacteurs nucléaires.

Dans la nature, l’uranium se retrouve sous ses deux principales formes isotopiques : le U-235 et le U-238. L’uranium 235 est le premier élément pour lequel on a observé la fission nucléaire. Un atome de U‑235 captera un neutron pour devenir du U‑236. Instable, le U‑236 cherchera à se stabiliser en se divisant en deux atomes plus légers, ce qui libérera de l’énergie et deux ou trois neutrons très rapides. Si on les ralentit suffisamment, ces neutrons seront capturés par un autre atome d’uranium 235 et la réaction se poursuivra. Avec un appareil renfermant de l’uranium 235, du matériau pour freiner les neutrons et un dispositif pour retirer la chaleur produite par la réaction, on obtient un réacteur nucléaire.

L’uranium sert aussi à fabriquer des armes qui engendrent très rapidement la fission de nombreux atomes afin de libérer une énorme quantité d’énergie. Parvenir à un dégagement d’énergie aussi explosif est cependant très difficile, car l’uranium doit rester concentré pour que la réaction survienne. Or, en dispersant l’élément, l’explosion met fin à la réaction. Le réacteur nucléaire employé pour produire de l’électricité ne peut exploser comme une bombe.

Uranium - Fiestaware
L’uranium a été utilisé à l’origine comme glacis orange dans la vaisselle Fiestaware©, mais on a cessé cette utilisation pour des raisons de santé.

Au début des années 1940, le scientifique George Lawrence du Conseil national de recherches Canada utilisa l’uranium du Grand lac de l’Ours pour construire le prototype d’un réacteur nucléaire dans son laboratoire du 100 de la promenade Sussex, au centre-ville d’Ottawa. Si l’appareil avait fonctionné plus longtemps, il aurait été le premier réacteur nucléaire en opération dans le monde. On doit plutôt cette réalisation à Enrico Fermi et à son équipe, qui poursuivaient des travaux à l’Université de Chicago en décembre 1942.

Aujourd’hui, l’énergie issue de la fission de l’uranium produit le sixième de toute l’électricité utilisée au monde. Vingt kilos d’uranium produiront autant d’énergie que 400 000 kg de charbon. C’est pourquoi les centrales nucléaires engendrent beaucoup moins de déchets que les centrales thermiques qui brûlent des combustibles fossiles. La totalité des résidus peut être stockée sans qu’on pollue l’environnement.

Autres applications

  • On part de l’uranium pour synthétiser divers éléments et isotopes.
  • Le nitrate d’uranium sert à fabriquer des bains de virage en photographie.
  • On utilise les produits de la désintégration de l’uranium en médecine pour diagnostiquer et soigner certaines maladies.
  • L’uranium rend le verre fluorescent quand on l’utilise avec d’autres additifs.