Introduction
L'uranium, élément emblématique de l'ère atomique, occupe une place unique à la croisée de la science, de la géopolitique et de l'énergie. Découvert à la fin du XVIIIe siècle, il est longtemps resté une curiosité scientifique avant que la découverte de la fission nucléaire en 1938 ne le propulse au centre des enjeux mondiaux. C'est l'élément naturel le plus lourd, et sa propriété de fission spontanée ou induite en fait une source d'énergie colossale, à la fois prometteuse et redoutée.
Description
L'uranium est un métal gris argenté, dense (environ 19,1 g/cm³, plus dense que le plomb), malléable et légèrement paramagnétique. Il est faiblement radioactif, émettant principalement des particules alpha. Dans la croûte terrestre, il est environ 500 fois plus abondant que l'or ou l'argent. Il n'existe pratiquement pas à l'état natif ; on le trouve dans divers minerais, dont les principaux sont l'uraninite (ou pechblende) et la carnotite. L'uranium naturel est un mélange de trois isotopes : l'uranium-238 (99,2745%), l'uranium-235 (0,7200%), et une trace d'uranium-234 (0,0055%). Seul l'U-235 est fissile, c'est-à-dire capable de subir une fission nucléaire en chaîne avec des neutrons thermiques (lents). Cette faible proportion dans l'uranium naturel nécessite un processus d'enrichissement pour la plupart des réacteurs civils. L'uranium possède plusieurs états d'oxydation, les plus courants étant +4 et +6, ce qui influence sa solubilité et sa mobilité dans l'environnement.
Histoire
L'uranium a été identifié en 1789 par le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth, qui l'isola de la pechblende et le nomma en l'honneur de la planète Uranus, découverte huit ans plus tôt. Le métal pur fut isolé pour la première fois en 1841 par Eugène-Melchior Péligot. Sa radioactivité fut découverte en 1896 par Henri Becquerel, qui utilisa des sels d'uranium, marquant la naissance de la physique nucléaire. En 1938, Otto Hahn, Lise Meitner et Fritz Strassmann découvrirent la fission nucléaire de l'uranium bombardé par des neutrons. Cette découverte conduisit au développement du premier réacteur nucléaire (Chicago Pile-1, 1942) et à la fabrication de la première bombe atomique lors du projet Manhattan. Après la Seconde Guerre mondiale, son utilisation s'est étendue à la production d'électricité civile, la première centrale connectée au réseau étant celle d'Obninsk en URSS en 1954.
Caracteristiques
Symbole : U | Numéro atomique : 92 | Masse atomique : 238,0289 u | Point de fusion : 1135 °C | Point d'ébullition : 4131 °C | Densité : 19,1 g/cm³ | Configuration électronique : [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² | Série chimique : Actinides. Sa radioactivité est caractérisée par une demi-vie extrêmement longue : 4,468 milliards d'années pour l'U-238 (proche de l'âge de la Terre) et 703,8 millions d'années pour l'U-235. Cette désintégration lente produit toute la chaîne de désintégration du radium et du radon, aboutissant finalement à un isotope stable du plomb (Pb-206). L'uranium appauvri (U-238 majoritaire après extraction de l'U-235) est très dense et pyrophorique, utilisé dans les blindages et les munitions perforantes.
Importance
L'importance de l'uranium est multidimensionnelle. Sur le plan énergétique, il est la source de combustible pour l'énergie nucléaire, qui fournit environ 10% de l'électricité mondiale de base (sans émissions de CO₂ directes), jouant un rôle potentiel dans la transition énergétique. Militairement, il est à la base des arsenaux nucléaires et de l'uranium appauvri. Sa gestion soulève des enjeux géopolitiques majeurs (prolifération, sécurité d'approvisionnement). Scientifiquement, la désintégration de l'U-238 en Pb-206 est le fondement de la datation uranium-plomb, une méthode clé en géochronologie pour dater les roches les plus anciennes de la Terre et du système solaire (âges de l'ordre du milliard d'années). Enfin, ses propriétés chimiques et radiologiques en font un sujet central pour la sûreté nucléaire, la gestion des déchets radioactifs et la remédiation environnementale.
