L’uranium, une ressource naturelle - SFEN

L’uranium, une ressource naturelle

Publié le 3 octobre 2020 - Mis à jour le 23 avril 2021
Physique
Synthèse

L’uranium est un élément chimique radioactif sous forme de métal, présent à l’état naturel en quantité significative sur Terre. Il est essentiellement utilisé comme combustible dans les centrales nucléaires pour produire de l’électricité. Le nom d’uranium a été donné en l’honneur de la planète Uranus, lors de sa découverte en 1789.

L’uranium a été découvert en 1789 par le physicien allemand Martin Klaproth. L’uranium est relativement commun : il est 10 000 fois plus rare que le fer mais 1 000 fois plus abondant que l’or. Géologiquement, l’uranium entre dans la composition de plus de deux cents minéraux. Comme la plupart des métaux tels que le fer, le cuivre, le plomb, l’or, l’uranium se trouve dans des roches cristallines comme le granite, dans des roches sédimentaires telles que les grès, phosphates, argiles, schistes.

L’uranium est l’élément chimique naturel le plus lourd sur Terre, avec 92 protons dans son noyau. Il est essentiellement composé de deux isotopes :

  • l’uranium 238 (U238), de période radioactive de 4,5 milliards d’années. Il est très abondant relativement à la masse totale du minerai d’uranium puisqu’il en représente 99,3 % ;
  • l’uranium 235 (U235), de période radioactive de 700 millions d’années, beaucoup moins abondant avec une teneur de seulement 0,7 % ;
  • l’uranium 234 (U234), de période radioactive de 245 500 ans, d’une quantité infime de moins de 0,0055 %.

L’U235 est le seul isotope fissile naturel. Lorsqu’il est enrichi à des taux de 2 à 4 %, il est utilisé dans l’industrie nucléaire pour produire environ 10 % de l’électricité dans le monde. Cette énergie présente l’avantage d’être très peu émettrice de gaz à effet de serre. Cependant, elle nécessite la gestion des déchets radioactifs stockés dans le pays d’origine de production d’électricité. Sur le plan énergétique, l’uranium est une des ressources avec les énergies renouvelables et l’hydraulique pour atteindre les objectifs climatiques zéro carbone en 2050, objectifs fixés en France et en Europe.

L’uranium est naturellement radioactif. Comme les noyaux de ces atomes sont trop lourds pour être stables dans le temps, ils se transforment spontanément en d’autres éléments radioactifs plus légers. 

Dans le cas de la chaîne de décroissance de l’uranium 238, ce dernier se transforme en thorium 234 qui à son tour disparaitra par décroissance radioactive. Ce n’est qu’après une dizaine de désintégrations successives que la chaîne radioactive aboutit à un isotope stable du plomb, le plomb 206. Les isotopes de l’uranium naturel ont des périodes de désintégration très longues, comme l’uranium 238 et l’uranium 235, ce qui explique qu’ils soient encore présents à l’état naturel sur Terre et qui fait de l’uranium naturel un élément encore radioactif.

Un des descendants de l’uranium dans les chaînes de décroissance radioactive est le radon.
C’est un gaz naturellement radioactif contenu dans le sol. Il gagne l’atmosphère par des fissures et cavités naturelles du sol ou lorsque de l’uranium est extrait. Du fait de sa volatilité, il peut migrer dans l’air et être à l’origine à lui seul d’une grande part de l’exposition humaine à la radioactivité naturelle.

0,7
Dans 100 kg d’uranium naturel, il y a 99,3 kg d’uranium 238 et 0,7 kg d’uranium 235, soit seulement 0,7 %

Connait-on tous les gisements d’uranium ?

L’uranium est un métal encore sous-exploré si on le compare à d’autres métaux comme le cuivre, le plomb et l’or.

Pendant plus de vingt ans, entre les années 1980 et 2000, les faibles prix de l’uranium ont freiné, voire arrêté la prospection de nouveaux gisements. En 2005, la hausse des cours de l’uranium, portée par des perspectives dynamiques pour le développement du nucléaire dans le monde, a entraîné la relance des explorations. Ce regain a été stoppé en 2008 avec la crise financière.

Aujourd’hui, on assiste à l’essor des activités d’explorations et de développement des mines. Cette hausse est stimulée par le développement du programme nucléaire chinois, et par la diminution des sources secondaires, du fait notamment de la fin des accords américano-russes d’utilisation civile de l’uranium hautement enrichi.

À l’avenir, pour compenser cette diminution, la plus grande partie de la demande mondiale en uranium sera assurée directement par les mines. Ce qui augure de nouvelles perspectives.

Que représente l’uranium dans le coût total de production d’électricité d’origine nucléaire ?

L’uranium naturel ne représente que 5 % du coût total de production d’électricité d’origine nucléaire. 

L’uranium extrait des mines n’est pas utilisable en l’état dans la vaste majorité des réacteurs nucléaires en opération aujourd’hui dans le monde. Pour l’être, le minerai doit subir une série de transformations (conversion, enrichissement, fabrication du combustible), qui réduisent d’autant la part de sa valeur dans la valeur ajoutée totale du combustible nucléaire. Ainsi, pour la France, les importations d’uranium naturel – environ 500 millions d’euros par an – ne représentent qu’un tiers des dépenses annuelles de combustible.

Usine de Muyunkum, Kazakhstan © Orano, AMANKULOV JANARBEK AMAN
© Copyright : Orano, ASCANI MAURICE
Dessin : Guillaume Monnain