Ultracentrifugation

Ce procédé utilise l’action de la force centrifuge sur de l’hexafluorure d’uranium gazeux contenu dans un récipient appelé bol et tournant à grande vitesse autour d’un axe. La différence de masse des deux isotopes est si faible qu’il faut faire tourner la centrifugeuse à une vitesse linéaire énorme, qui peut atteindre 500 m/s, ce qui pose des problèmes particuliers de résistance des matériaux.

L’intensité des forces centrifuges étant proportionnelle à la masse des corps, les atomes d’uranium 238 sont chassés vers la périphérie. Aussi le gaz situé au centre du « bol » est-il enrichi en uranium 235, tandis qu’il est appauvri près de la paroi. Simultanément, on force le fluide, en le soumettant à des différences de température, à opérer dans la centrifugeuse des mouvements de convection assurant des échanges à contre-courant entre le gaz enrichi et le gaz appauvri.

Ce procédé d’ultracentrifugation était utilisé à l’origine dans deux petites usines : l’une à Almelo, en Hollande, et l’autre à Capenhurst, en Grande-Bretagne.

Le projet européen

À la suite des difficultés d’approvisionnement en pétrole il a été décidé, à la fin de novembre 1973, de construire une usine européenne d’enrichissement de l’uranium par le procédé de la diffusion gazeuse.

Cette usine sera installée dans le Tricastin (vallée du Rhône), à côté de Pierrelatte ; elle pourra assurer dès 1980 l’alimentation en uranium enrichi de quatre-vingts centrales de 1 000 MW et consommera annuellement 13 500 t d’uranium naturel sous forme d’hexafluorure UF₆ et une énergie électrique de 22 à 23 milliards de kilowatts-heures, qui sera fournie par quatre centrales nucléaires d’une puissance unitaire de 900 MW.

Ce projet, présenté par la société EURODIF, groupe cinq partenaires européens (Belgique, Espagne, France, Italie, Suède).

Cette usine permettra d’économiser, estime-t-on, 120 millions de tonnes de pétrole par an ; sur le plan national, 40 p. 100 de notre fourniture énergétique à la fin du siècle parviendront du secteur nucléaire.

Ajoutons que, sur le plan européen, une autre société, URENCO, groupant la Grande-Bretagne, les Pays-Bas et l’Allemagne fédérale, envisage de résoudre le problème de l’enrichissement de l’uranium en se fondant sur la technique de l’ultracentrifugation.

Les dangers de l’uranium

L’uranium naturel

• L’uranium émet un rayonnement alpha dont la portée dans l’air est de 2,6 cm.

Le danger d’irradiation externe est pratiquement nul ; on peut donc manipuler ce métal, ou ses différents minerais, comme s’il s’agissait d’un élément stable ; toutefois, pour éviter le risque de contamination, c’est-à-dire d’irradiation interne, il est recommandé de mettre des gants pour effectuer les manipulations.

• Le métabolisme de l’uranium est le suivant :
— sous forme de sel insoluble, l’uranium n’est pas absorbé par voie digestive ;
— sous forme soluble, il atteint l’organe critique, le rein.

L’uranium, enrichi

• Si, avec l’uranium faiblement enrichi, le danger de contamination est minime, il est quand même nécessaire, au-delà d’un enrichissement de 5 p. 100, de travailler dans des boîtes à gants (enceintes étanches en dépression).

Voici quelques résultats de l’activité alpha exprimée en nombre de désintégrations par minute et par microgramme :
— uranium naturel : 1,5 ;
— uranium enrichi à 20 p. 100 : 20 ;
— uranium enrichi à 90 p. 100 : 120.

• L’uranium enrichi présente un autre risque, beaucoup plus sérieux et d’autant plus grave que le pourcentage en isotope 235 est plus élevé : c’est celui de criticité.

Le risque de criticité de l’uranium enrichi s’explique par l’accumulation de matière fissile en quantité égale ou supérieure à la masse critique ou en concentration trop élevée dans un liquide. La réaction en chaîne peut alors se déclencher, ce qui, matériellement, se traduit par l’apparition d’une intense lueur bleue accompagnant une forte irradiation en rayons gamma et en neutrons, laquelle peut être mortelle pour les personnes du voisinage.

Ph. R.

Deux savants

Martin Heinrich Klaproth,

chimiste allemand (Wernigerode 1743 - Berlin 1817). Il a découvert le zirconium (1789), le titane (1795) et l’urane, qu’il considérait comme un corps simple.

Eugène Melchior Peligot,

chimiste français (Paris 1811 - id. 1890). Il établit en 1835, en même temps que J.-B. Dumas*, les propriétés de la fonction alcool et retira l’uranium de l’urane en 1841.

➙ Énergie / Isotopes / Nucléaire (énergie) / Radioactivité / Radium.

 P. Devaux, Uranium (Éd. Médicis, 1946). / J. J. Katz et E. Rabinowitch, The Chemistry of Uranium (New York, 1951). / E. Kohl, Uran (Stuttgart, 1954). / G. Jurain, l’Uranium (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1964).