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8 faits essentiels sur l'uranium

Connaissez-vous bien le tableau périodique ? Notre série Les éléments explore les éléments fondamentaux de l'univers observable, et leur pertinence pour votre vie, un par un.

L'uranium a mis du temps à s'imposer. Pendant des siècles, des tas languissaient dans des tas de stériles près des mines européennes. Après la découverte formelle de l'élément à la fin du XVIIIe siècle, il trouva une niche utile pour colorer le verre et les assiettes. Dans la première moitié du 20e siècle, les scientifiques ont commencé à étudier le potentiel inné de l'uranium en tant que source d'énergie, et il a gagné sa place parmi les substances qui définissent « l'âge atomique », l'ère dans laquelle nous vivons encore. Voici quelques faits essentiels sur U92.

1. C'EST L'ÉLÉMENT NATUREL LE PLUS LOURD DE L'UNIVERS.

Avec un noyau contenant 92 protons, l'uranium est le plus lourd des éléments. Ce poids a autrefois obligé les constructeurs de navires à utiliser de l'uranium usé comme ballast dans les quilles des navires. S'il était utilisé de cette façon maintenant, la navigation dans le port pourrait déclencher des systèmes de défense.

L'uranium a été trouvé pour la première fois dans des mines d'argent dans les années 1500 dans l'actuelle République tchèque. Il est généralement apparu là où la veine d'argent s'est épuisée, ce qui lui a valu le surnompechblende, ce qui signifie 'roche de malchance'. En 1789, Martin Klaproth, un chimiste allemand analysant des échantillons de minéraux des mines, l'a chauffé et isolé une « étrange sorte de demi-métal » : le dioxyde d'uranium. Il l'a nommé d'après la planète récemment découverte Uranus.

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Le physicien français Henri Becquerel a découvert les propriétés radioactives de l'uranium - et la radioactivité elle-même - en 1896. Il a laissé du sulfate d'uranyle et de potassium, un type de sel, sur une plaque photographique dans un tiroir, et a découvert que l'uranium avait embué le verre comme l'aurait fait l'exposition au soleil. Il avait émis ses propres rayons.

2. SES TRANSFORMATIONS ONT DONNÉ JUSTE AUX ALCHIMISTES… UN PEU.

L'uranium se désintègre en d'autres éléments, libérant des protons pour devenir du protactinium, du radium, du radon, du polonium, et ainsi de suite pour un total de 14 transitions, toutes radioactives, jusqu'à ce qu'il trouve un point de repos sous forme de plomb. Avant qu'Ernest Rutherford et Frederick Soddy ne découvrent ce trait vers 1901, la notion de transformation d'un élément en un autre était considérée comme l'apanage des alchimistes.

3. C'EST TRÈS INSTABLE.

La taille de l'uranium crée de l'instabilité. Comme l'écrit Tom Zoellner dansUranium : la guerre, l'énergie et la roche qui a façonné le monde, 'Un atome d'uranium est tellement surchargé qu'il a commencé à se défaire de lui-même, comme un homme égaré pourrait déchirer ses vêtements. Dans une frénésie pour atteindre un état de repos, il lance un missile de deux protons et deux neutrons à une vitesse suffisamment rapide pour faire le tour de la circonférence de la terre en environ deux secondes.

4. SI VOUS L'INGÉREZ, REMERCIEZ VOS REINS DE VOUS GARDER EN VIE.

Des traces d'uranium apparaissent dans la roche, le sol et l'eau, et peuvent être ingérées dans les légumes-racines et les fruits de mer. Les reins ont la charge de l'éliminer de la circulation sanguine, et à des niveaux suffisamment élevés, ce processus peut endommager les cellules, selon le Laboratoire national d'Argonne. Mais voici la bonne nouvelle : après des expositions de faible intensité à court terme, les reins peuvent se réparer.

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5. DES PRODUITS FIESTA COLORES ET RADIOACTIFS À L'URANIUM.

Avant que nous ne reconnaissions le potentiel énergétique de l'uranium – et des bombes – la plupart de ses utilisations tournaient autour de la couleur. Les photographes ont lavé les tirages platinotypes dans des sels d'uranium pour teinter des images autrement en noir et blanc en brun rougeâtre. Ajouté au verre, l'uranium a donné aux billes et aux gobelets une teinte canari. Peut-être le plus déconcertant, l'uranium fait le glaçage rouge-orange de Fiesta Ware, a.k.a. « rouge radioactif » - aussi chaud qu'il en a l'air ; les plaques fabriquées avant 1973 font encore frénétiquer les compteurs Geiger.

6. 'TICKLING THE DRAGON'S TAIL' A ÉTÉ LA CLÉ POUR FAIRE LES PREMIÈRES BOMBES ATOMIQUES.

L'uranium se présente naturellement sous trois isotopes (formes de masses différentes) : 234, 235 et 238. Seul l'uranium 235, qui ne constitue que 0,72 % d'un échantillon moyen de minerai d'uranium, peut déclencher une réaction nucléaire en chaîne. Dans ce processus, un neutron bombarde un noyau d'uranium, le faisant se diviser, libérant des neutrons qui divisent plus de noyaux.

Dans les années 1940, une équipe de scientifiques a commencé à expérimenter dans la ville alors secrète de Los Alamos, au Nouveau-Mexique, comment exploiter ce pouvoir. Ils appelaient ça 'chatouiller la queue du dragon'. La bombe à l'uranium construite par leur travail, Little Boy, a explosé au-dessus de la ville japonaise d'Hiroshima le 6 août 1945. Les estimations varient, mais la détonation aurait tué 70 000 personnes dans l'explosion initiale et au moins 130 000 autres de plus par empoisonnement aux radiations sur les cinq années suivantes.

La même propriété qui alimentait les bombes est ce qui rend maintenant l'uranium utile pour l'électricité. 'C'est très dense en énergie, donc la quantité d'énergie que vous pouvez obtenir avec un gramme d'uranium est exponentiellement supérieure à celle que vous pouvez obtenir avec un gramme de charbon ou un gramme de pétrole', Denise Lee, membre du personnel de recherche et développement chez Oak Ridge National Laboratory, raconte Trini Radio. Une pastille de combustible à l'uranium de la taille d'un doigt possède le même potentiel énergétique que 17 000 pieds cubes de gaz naturel, 1780 livres de charbon ou 149 gallons de pétrole, selon le Nuclear Energy Institute, un groupe industriel.

7. LA TERRE A CRÉÉ SES PROPRES RÉACTEURS NUCLÉAIRES NATURELS IL Y A DES MILLIARDS D'ANNÉES.

Dans les années 1970, des échantillons de minerai provenant d'une mine de l'actuel Gabon ont manqué d'uranium 235, le trouvant à 0,717 % au lieu des 0,72 % attendus. Dans une partie de la mine, environ 200 kilogrammes étaient mystérieusement absents, assez pour avoir alimenté une demi-douzaine de bombes nucléaires. À l'époque, la possibilité que des réacteurs nucléaires à fission se produisent spontanément n'était qu'une théorie. Les conditions pour cela nécessitaient une certaine taille de gisement, une concentration plus élevée d'uranium-235 et un environnement environnant qui encourageait les noyaux à continuer de se diviser. Sur la base de la demi-vie de l'uranium 235, les chercheurs ont déterminé qu'il y a environ 2 milliards d'années, l'uranium représentait environ 3 % du minerai. C'était suffisant pour déclencher des réactions de fission nucléaire dans au moins 16 endroits, qui ont clignoté pendant des centaines de milliers d'années. Aussi impressionnant que cela puisse paraître, la puissance moyenne était probablement inférieure à 100 kilowatts, assez pour faire fonctionner quelques dizaines de grille-pain, comme l'a expliqué le physicien Alex Meshik dansScientifique américain.

8. EN TANT QUE SOURCE D'ÉNERGIE, ELLE EST « PRATIQUEMENT INFINIE ».

Une étude de 2010 du MIT a révélé que le monde disposait de suffisamment de réserves d'uranium pour fournir de l'électricité pour les décennies à venir. À l'heure actuelle, toutes les centrales nucléaires commerciales utilisent au moins un peu d'uranium, bien que le plutonium soit également dans le mélange. Un passage dans les réacteurs ne consomme qu'environ 3 % de l'uranium enrichi. 'Si vous pouviez le retraiter plusieurs fois, cela pourrait être pratiquement infini', a déclaré à Trini Radio Stephanie Bruffey, membre du personnel de recherche et développement du Oak Ridge National Laboratory. Des tonnes d'uranium appauvri ou de ses sous-produits de déchets radioactifs reposent sur des plates-formes en béton dans des centrales nucléaires et dans des coffres d'installations d'armes historiques à travers le pays ; ces systèmes de stockage autrefois temporaires sont devenus une maison permanente.