Gisements :
L’uranium est un métal relativement répandu dans l’écorce terrestre
(50 fois plus que le mercure par exemple). Comme la plupart des métaux,
il ne s’extrait pas directement sous sa forme pure parce qu’à l’état
naturel il se trouve, dans des roches, combiné à d’autres éléments
chimiques.
Le cycle du combustible nucléaire commence donc par
l’extraction du minerai dans
des mines à ciel ouvert ou en galeries souterraines. On trouve les plus
grands gisements en Australie, aux États-Unis, au Canada, en Afrique du
Sud et en Russie.
Extraction :
La teneur du minerai en uranium est en général assez faible. En France,
par exemple, chaque tonne de minerai contient de 1 à 5 kg d’uranium. Il
faut donc concentrer l’uranium de ces minerais, ce qui se fait le plus
souvent sur place. Les roches sont d’abord concassées et finement
broyées, puis l’uranium est extrait par diverses opérations chimiques.
Le concentré fabriqué a l’aspect d’une pâte jaune appelée “yellow
cake” (littéralement "gâteau jaune").
Il contient environ 75% d’oxyde
d’uranium, soit 750 kg par tonne. Le concentré d’uranium ne
peut pas être utilisé tel quel dans les réacteurs nucléaires. L’oxyde
d’uranium doit d’abord être débarrassé des impuretés par différentes
étapes de purification (raffinage). Très pur, il est ensuite converti en
tétrafluorure d’uranium constitué de quatre atomes de fluor et d’un
atome d’uranium.
Tetrafluorure
Enrichir l'uranium
:
Pour alimenter les réacteurs nucléaires, il faut disposer d’un
combustible dont la proportion d’uranium 235 se situe entre 3 et 5 %,
car seul cet isotope de l’uranium peut subir la fission nucléaire
libératrice d’énergie. Or, dans 100 kg
d’uranium naturel, il y a 99,3 kg d’uranium 238 et 0,7 kg d’uranium 235,
soit 0,7 % seulement d’uranium 235 fissile. L’opération
consistant à augmenter la proportion d’uranium 235 est appelée
enrichissement.
L’enrichissement est une opération
difficile car, comme tous les isotopes d’un même élément,
l’uranium 235 et l’uranium 238 se ressemblent beaucoup et ont quasiment
les mêmes propriétés chimiques. Cependant, il est possible de les
différencier grâce à leur légère différence de masse. En effet,
l’uranium 235 est un tout petit peu plus léger que l’uranium 238.
C’est pourquoi, actuellement, l’enrichissement de l’uranium est basé sur
la différence de mobilité due à cette faible différence de masse. De
tous les procédés d’enrichissement étudiés jusqu’à présent, deux ont été
développés à l’échelle industrielle: la
diffusion gazeuse et l’ultracentrifugation.
