L’uranium, le combustible utilisé dans les centrales nucléaires

L'élément uranium joue un rôle majeur dans l’approvisionnement mondial en énergie, et il possède une histoire fascinante. Il s'agit de l’élément le plus lourd présent naturellement sur Terre. Il a été découvert en 1789 par le chimiste allemand Martin Heinrich Klapproth.

Le fait qu’il soit radioactif est l’une de ses principales caractéristiques. C’est le physicien français Henri Becquerel, en 1896, qui découvrit que l’uranium émettait un rayonnement au moment de sa désintégration (naturelle). L’unité d’activité d’une substance radioactive fut donc baptisée becquerel.

En 1938, les chimistes allemands Otto Hahn et Fritz Strassmann ont découvert, avec l’aide de la physicienne austro‑allemande Lise Meitner et de son neveu Otto Frisch, qu’il était possible de désintégrer l’uranium de façon ciblée, et de produire ainsi une quantité d’énergie considérable sous la forme de chaleur et de rayonnement. Meitner et Frisch baptisèrent ce nouveau phénomène «fission nucléaire». C’est sur lui que repose la production de chaleur et d'électricité dans les centrales nucléaires.

La fission de l’atome d’uranium peut être commandée de sorte que les atomes d’uranium qui se désintègrent provoquent la désintégration d’autres atomes d’uranium, et ainsi de suite. Ce processus est appelé «réaction en chaîne». Il rend possible une libération contrôlée d’énergie, qui peut alors être utilisée à des fins de production d’électricité.

Il existe plusieurs types d’isotopes d’uranium qui se distinguent uniquement en fonction de leur nombre de neutrons. Le neutron est un élément majeur de l'atome. L’isotope d’uranium le plus présent est l’uranium 238, lequel est toutefois difficilement fissile dans un réacteur nucléaire. L’uranium 235, en revanche, est facilement fissile. Mais sa proportion dans l’uranium naturel n’est que de 0,7%. Il est donc utilisé dans le cadre de l’exploitation des centrales nucléaires actuelles une fois que sa teneur dans le combustible a été augmentée (enrichissement).

L’uranium doit être utilisé avec prudence. En effet, il est toxique s’il est absorbé par l’organisme en grandes quantités. Les faibles quantités sont toutefois sans risque pour la santé humaine et pour l’environnement. Depuis toujours, en consommant nourriture et eau, les hommes et les animaux absorbent des substances radioactives telles que l’uranium ou le potassium 40. Il peut arriver que même l’eau issue de sources alpines contienne des traces d’uranium naturel. La fission nucléaire de l’uranium a révolutionné l’approvisionnement énergétique mondial et elle continuera à jouer un rôle majeur à l’avenir. Dans le cadre d'une utilisation contrôlée et de mesures de sécurité adaptées, l’uranium est une source d’énergie durable, respectueuse du climat, et fiable.

La matière première uranium
L’uranium joue un rôle majeur dans la production d'énergie dans les centrales nucléaires. Il est présent en grandes quantités partout dans la croûte terrestre et dans les océans, mais aussi dans la roche dans les Alpes. Chaque individu renferme des traces d’uranium, tout comme notre environnement car il s’agit d'un élément présent naturellement.

L’énergie contenue dans l’uranium possède une forte densité. Une centrale nucléaire comme celle de Gösgen a besoin de seulement 20 tonnes d’uranium enrichi par an pour produire 8,5 milliards de kilowattheures d’électricité. En termes de volume, cette quantité rentrerait facilement dans un break de classe moyenne, si l’uranium n’était pas si lourd. Pour produire 20 tonnes d’uranium enrichi, il faut environ 200 tonnes d’uranium naturel. L’uranium est très présent dans la croûte terrestre et il est exploité dans de nombreux pays. À ce jour, les plus gros producteurs sont l’Australie, le Canada et le Kazakhstan.

Chaque année, ces pays produisent près de 50’000 tonnes d’uranium. Toutes les mines d’uranium sont placées sous la surveillance des autorités nationales et nombre d’entre elles sont certifiées ISO 14001. Les sociétés exploitantes s’engagent ainsi à protéger l’homme et l’environnement contre les influences nuisibles et à restaurer le paysage naturel à l’issue de l’exploitation des mines. La plupart des centrales nucléaires sont également certifiées selon cette norme et sont soucieuses du comportement respectueux de l’environnement de leurs fournisseurs.