Uranium appauvri

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Batteries de centrifugeuses utilisées pour l’enrichissement de l’uranium dans une usine américaine en 1984.

L’uranium appauvri est de l’uranium dont la composition isotopique comporte une faible abondance des isotopes légers, comprise entre 0,2 et 0,4 % de 235U (l'uranium naturel a une teneur de 0,7204 % en 235U). C’est un sous-produit des usines d’enrichissement de l'uranium ou des centres de traitement du combustible usé.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Les propriétés chimiques (en particulier la toxicité chimique) ne changent pas avec la composition isotopique.

L’activité radioactive de l’uranium appauvri est inférieure à celle de l’uranium naturel, en raison de la moindre proportion d’isotopes légers 234U et 235U, dont la période radioactive est plus courte que celle de l’isotope 238U. L'uranium appauvri n'ayant pas de composition définie, il n'est pas possible d'en donner une caractérisation précise, ses propriétés peuvent être à un point quelconque entre l'uranium naturel et l'uranium-238. De plus, pour mémoire, l'uranium appauvri se met progressivement en équilibre séculaire avec les composants de sa chaîne de désintégration, ce qui augmente progressivement l'activité radioactive d'un uranium appauvri supposé initialement chimiquement pur (d'un facteur quatre à échelle séculaire).

L’uranium naturel est relativement répandu dans la croûte terrestre, notamment dans les terrains granitiques et sédimentaires. La concentration d’uranium dans ces roches est de l’ordre de 3 g/tonne.

Chaîne de désintégration de l'uranium 238.

La chaîne de désintégration de l'238U montre la chaîne des désintégrations successives qu'un tel isotope va subir pour se transformer, avec le temps, en un élément stable, le plomb 206Pb. Chaque désintégration transforme l'isotope en un nouvel élément et voit l'émission d'une particule α (un noyau d'hélium) ou β (un électron).

Production[modifier | modifier le code]

Différents types d'uranium appauvri[modifier | modifier le code]

Dans la filière électronucléaire, l’usine d’enrichissement produit de l'uranium enrichi et de l'uranium appauvri

L'uranium a été produit par trois filières différentes, chaque filière conduisant à des compositions isotopiques (et des radiotoxicités) différentes.

La première production historique d'uranium appauvri a été celle des centrales nucléaires fonctionnant à l'uranium naturel, de type CANDU, UNGG ou RBMK, initialement destinées à la production de plutonium à des fins militaires (puis à la production électrique). Après traitement du combustible nucléaire usé permettant la séparation chimique du plutonium, des produits de fission et des autres actinides, l'uranium non consommé dans la centrale est un uranium de retraitement. Son taux en isotope 235 est de l'ordre de 0,2 %, variable suivant le taux de combustion du combustible usé. Par la suite, de l'uranium de retraitement a de même été produit par retraitement du combustible formé d'uranium enrichi, dont le taux isotopique est plus élevé (de l'ordre de 0,4 %). Cet uranium contient des traces de produits de fission, mais également des isotopes U-234 et U-236, beaucoup plus radioactifs, qui ne peuvent pas être séparés chimiquement du reste de l'uranium. Le nombre de recyclages est limité par l'accumulation progressive dans l'uranium de retraitement des isotopes U-234 et U-236 présents dans le combustible irradié, qui ne sont pas fissiles et sont de plus fortement radioactifs.

L’enrichissement de l’uranium à partir de l’uranium naturel a été ensuite développé, afin de produire l'uranium enrichi nécessaire aux bombes atomiques puis aux centrales nucléaires à eau pressurisée ou à eau bouillante. L'installation d'enrichissement sépare l'uranium en deux flux, l'un enrichi en isotope 235 (ce qui est le produit recherché), et l'autre appauvri, contenant donc moins d'uranium 235 (et pratiquement plus d'uranium 234). Après séparation isotopique, l'uranium reste un sous-produit du procédé. Il est rejeté avec un taux isotopique de l'ordre de 0,2 % à 0,3 %, l'optimum économique du procédé dépendant du rapport entre le coût de l'uranium naturel et celui de l'unité de travail de séparation.

Enfin, l'uranium de retraitement peut lui-même être enrichi, à la place d'uranium naturel, pour récupérer l'uranium 235 qu'il contient si les conditions économiques rendent cette opération intéressante. L'enrichissement isotopique tend à séparer l'U-234 avec la fraction enrichie, mais l'U-236, plus lourd, tend à rester avec la composante appauvrie. Cette concentration en isotope radioactif rend l'uranium de retraitement appauvri beaucoup plus dangereux sur le plan de la radiotoxicité que son homologue obtenu à partir d'uranium naturel.

Inventaire mondial[modifier | modifier le code]

Cet uranium appauvri ne peut pas être utilisé dans les réacteurs nucléaires actuels, mais peut servir de combustible dans des réacteurs surgénérateurs.

Inventaire mondial de l'uranium appauvri

Pays Organisation Stocks d'UA (tonnes) Date
États-Unis DOE 480 000 2002
Russie FAEA 460 000 1996
France Areva NC 190 000 2001
Royaume-Uni BNFL 30 000 2001
Allemagne URENCO 16 000 1999
Japon JNFL 10 000 2001
Chine CNNC 2 000 2000
Corée du Sud KAERI 200 2002
Afrique du Sud NECSA (en) 73 2001
TOTAL 1 188 273 '
Source {en}: Projet WISE-Uranium

Utilisation[modifier | modifier le code]

Usage nucléaire : l’uranium appauvri peut être transformé en oxyde d'uranium vendu comme combustible pour réacteur à neutrons rapides.
En Russie, Atomenergoprom a annoncé fin 2009 le démarrage à Zelenogorsk (région de Krasnoïarsk) par une de ses filiales associée à AREVA et sur la base du procédé Areva NC d'une première unité de conversion d’uranium appauvri (DUF) en oxyde d’uranium 238UO2 (10 000 t/an prévues)[1].

Usage non nucléaire : l’uranium appauvri est à présent employé pour la quasi-totalité des utilisations non nucléaires de l’uranium car ses propriétés physiques sont très voisines de celles de l’uranium naturel.

La masse volumique élevée (19 050 kg⋅m-3) de l’uranium appauvri et son coût relativement peu élevé le font préférer aux autres métaux de densité voisine (osmium 22 610 kg⋅m-3 ; iridium 22 562 kg⋅m-3 ; platine 21 090 kg⋅m-3 ; rhénium 21 020 kg⋅m-3 ; or, 19 300 kg⋅m-3 ; tungstène 19 250 kg⋅m-3) pour certaines applications, malgré sa toxicité.

Il est également pyrophorique, c'est-à-dire pouvant, sous forme finement divisée, s'enflammer spontanément aux températures ambiantes.

Parmi les principales applications :

  • lest pour quilles de bateaux de compétition ;
  • blindages (pour les chars Abrams notamment) ;
  • composant de projectiles d'armes de guerre.
Article détaillé : Munition à uranium appauvri.

Autrefois, l’uranium appauvri servait de contrepoids dans les parties mobiles de la queue et des ailes d'avions, avant d'être supplanté dans cet usage dans les années 1980 par le tungstène. On trouve, par exemple, un peu moins de 400 kg d'UA dans les premières versions du Boeing 747 [2].

Conflits passés[modifier | modifier le code]

Guerre du Golfe[modifier | modifier le code]

Les munitions à l'uranium appauvri ont été utilisées pour la première fois par les États-Unis pendant la première Guerre du Golfe, en Irak (1990 — 1991). Entre 320 et 800 tonnes, selon les estimations ont été lancées sur les troupes irakiennes lors de leur retrait du Koweït. Ses effets, d'abord constatés sur les vétérans des États-Unis ont alors été appelés Syndrome de la guerre du Golfe. Des 1995, une augmentation des leucémies et malformations congénitales chez les enfants, ainsi que du cancer du sein ont été constatées. Des missiles contenant de l'uranium appauvri ont ensuite été lancé dans des attaques illégales (en regard du droit international) en 1998[3].

Guerre du Kosovo[modifier | modifier le code]

L'OTAN à remis à l'ONU un rapport, fournissant les cartes des lieux des bombardements, précisant avoir utilisé dans la guerre du Kosovo (mars 1998 — juin 1999) des munitions à l'uranium appauvri, principalement lors d'une centaine de missions effectuées par des bombardiers A-10 des États-Unis, larguant 31 000 munitions à l'uranium appauvri[4]. De ce fait, les effets constatés sur les victimes des radiations de ces munitions est appelé « Syndrome des Balkans »[5].

Guerre d'Irak[modifier | modifier le code]

Lors de la Guerre d'Irak (mars 2003 — décembre 2011), dès les premiers mois de la guerre, les États-Unis ont utilisé des bombes à l'uranium appauvri dans des zones urbaines. Des centaines de tonnes de munitions à l'uranium appauvri ont été larguées. Le gouvernement à refusé de dire avoir utilisé ces munitions et donc caché les lieux où elles avaient été larguées. Il en résulte que des milliers d'enfants irakiens et leurs familles souffrent de maladies relatives à ces radiations, telles que des malformations congénitales, des tumeurs malignes, des maladies cardiaques congénitales, des aberrations chromosomiques et de multiples malformations. Les femmes vivant dans les aires contaminées subirent un taux important de fausses couches et de stérilité[3],[6].

Effets sur la santé/toxicité[modifier | modifier le code]

Études épidémiologique[modifier | modifier le code]

Toxicité chimique[modifier | modifier le code]

La toxicité chimique de l'uranium appauvri est globalement identique à celle de l'uranium naturel.

Toxicité radiologique[modifier | modifier le code]

La radiotoxicité de l'uranium appauvri dépend très fortement de sa filière d'origine :

  • L'uranium appauvri provenant de l'enrichissement de l'uranium naturel est le moins radiotoxique, au point qu'il peut être lui-même utilisé comme protection radiologique ;
  • L'uranium de retraitement est au contraire plus fortement irradiant, à cause de la présence des isotopes U-234 et U-236.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Source : Communiqué Atomenergoprom, repris par Enerpress n) 9976, 23 décembre 2009.
  2. Raphael Stephan, « De l'uranium appauvri dans les avions de ligne », Science et Vie, no 646,‎ , p. 36-41 (ISSN 0036-8369)
  3. a et b (en) Souad N. Al-Azzawi, « Depleted Uranium Radioactive Contamination In Iraq: An Overview », sur physics.harvard.edu
  4. (en) « NATO confirms to the UN use of depleted uranium during the Kosovo conflict », sur Programme des Nations unies pour l'environnement,‎
  5. « Le syndrome des Balkans », sur l'Express.fr,‎
  6. (en) « DU pollution in southern Iraq after ten years”, Proceedings of the Conference on the effects of the use of DU weaponry on human and environment in Iraq », Arabic, Baghdad, vol. 1,‎

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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