Électricité : Uranium, caractéristiques, exploitation

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  • • Caractéristiques de l'uranium.

    • Où trouve t-on l'uranium ?

    • Utilisation de l'uranium.

    • Le développement de l'industrie de l'uranium.

    • Historique de la découverte de l'uranium.

    • Minéralogie de l'uranium.

    • La prospection de l'uranium.

    • Géographie des gisements d'uranium.

    • Historique du marché de l'uranium.

    • L'exploitation de l'uranium.

    • Qu'est-ce que l'uranium enrichi ?

    • Le prix de l'uranium.

     Caractéristiques de l'uranium.

    De symbole U, l'uranium est le dernier élément naturel du tableau périodique de Mendeleïev. Chaque atome d'uranium possède 92 protons et entre 135 et 148 neutrons.

    À l'état pur, l'uranium solide est un métal radioactif gris à blanc (voire argenté), qui rappelle la couleur du nickel. Il est dur et très dense. De plus, l'uranium est l'atome le plus lourd (qui contient le plus de nucléons) présent naturellement sur la Terre.

    L'uranium a dix-sept isotopes, tous radioactifs, dont trois seulement sont présents à l'état naturel : 238 U, 235 U et 234 U. L'uranium naturel, directement extrait du sol, est constitué essentiellement de deux isotopes : l'uranium 238 pour 99,3 % et l'uranium 235 pour 0,7 %. Or seule cette toute petite fraction, l'uranium 235, donne lieu à fission sous l'impact des neutrons et constitue ainsi la source d'énergie des centrales nucléaires.

      Où trouve-t-on l'uranium ?

    L'uranium est présent dans différents types de minerais, notamment dans les massifs granitiques. À l'échelle de notre planète, il est environ 50 fois plus abondant que le mercure et 1000 fois plus que l'or. Par contre, sa concentration dans un gisement donné est généralement faible, de l'ordre, sauf exception, de quelques %.
    Il est extrait de carrières à ciel ouvert ou de galeries souterraines.  Des quantités importantes d'uranium existent dans l'eau des fleuves (le Rhône contient 100 tonnes d'uranium) et dans les océans. Cet uranium n'est pas exploité, car les coûts d'extraction sont nettement plus élevés que dans les mines. L'extraction du minerai d'uranium se fait principalement dans les mines.

      Utilisation de l'uranium.

    Le monde industriel sait créer des réactions en chaîne avec de l'uranium naturel, au sein d'empilements de graphite ou dans des cuves emplies d'eau lourde. Notons que les réacteurs les plus répandus dans le monde actuellement, qui utilisent l'eau ordinaire (l'eau légère) comme modérateur, ne peuvent fonctionner que si l'uranium de leur combustible contient au moins 3 % d'uranium 235. Leur alimentation nécessite donc d'augmenter au préalable la proportion de l'isotope 235 dans l'uranium ceci complexifie cette opération, car, par définition, des isotopes se comportent de façon identique dans toutes les réactions chimiques auxquelles ils sont soumis. Il est nécessaire avoir recours à des procédés physiques particuliers, tels que la diffusion gazeuse ou l'ultracentrifugation. C'est l'opération d'enrichissement. Cette opération d'enrichissement qui produit de l'uranium enrichi entre 3 et 5 % s’effectue en France à l'usine Georges Besse du Tricastin elle utilise pour cette opération 5 % de la production annuelle nationale d'électricité.

      Le développement de l'industrie de l'uranium.

    Le développement de l'industrie de l'uranium date des lendemains de la seconde guerre mondiale, avec la création le 18 octobre 1945, par le Général De Gaulle, du Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA). C'est la dernière-née des industries minières dont les recherches, les découvertes et le développement ont été particulièrement rapides, tant en France que dans le monde. Depuis la fin de la dernière guerre, en 1945, le monde est divisé en deux, car l'expérimentation des premières bombes atomiques, la guerre froide, les incertitudes du lendemain, la crainte d'un affrontement est-ouest crée une grande inquiétude. Autant de raisons pour le gouvernement français d'acquérir le pouvoir nucléaire à des fins militaires, la France en effet, voulait à l'instar des USA et de l'URSS se doter de l'arme atomique et de son corollaire les centrales civiles pour la production d'électricité. L'industrie nucléaire verra son apogée dans les années 80 pour s'éteindre progressivement au siècle dernier. La dernière mine d'uranium française située en Haute-Vienne,A Jouac, fermera ses portes définitivement en mai 2001. Le développement de la filière nucléaire française reprendra récemment avec de nouveaux contrats pour des centrales nucléaires en Chine, Lybie, Maroc, etc.

      Historique de la découverte de l'uranium :

    — 1789, le chimiste prussien Martin HeinrichKlaproth met en évidence le 24 septembre ce nouveau métal, en chauffant la pechblende (UO2), un minerai d'uranium, le baptisant du nom d'« urane » ou « uranite » au composé qu'il venait d'identifier, la 7ème planète du système solaire, Uranus, en référence à la découverte de la planète Uranus faite par William Herschel huit ans plus tôt (1781).
    — 1839, le chimiste français Eugène Péligot établit que l'urane est composé de deux atomes d'oxygène et d'un de métal, métal qu'il isole et nomme uranium.
    — 1896, le physicien français Henri Becquerel découvre la radioactivité naturelle lorsqu'il constate que des plaques photographiques placées à côté de sels d'uranium sont insolées    sans avoir été exposées à la lumière du soleil. Les plaques avaient été noircies par les rayonnements émis par les sels : Henri Becquerel avait découvert le phénomène de la radioactivité naturelle.

    — 1898, Pierre et Marie Curie découvrent le radium et le polonium.
    — 1898, Rutherford découvre les rayonnements alpha et béta.
    — 1900, Paul Villard un physicien français met en évidence le rayonnement gamma.
    — 1901, Henri Becquerel et Pierre Curie font les premières tentatives d'utilisation du radium à des fins thérapeutiques.
    — 1903, Rutherford et Soddy établissent la loi de décroissance de la radioactivité.
    — 1911, Rutherford découvre le noyau de l'atome.
    — 1934, Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle.
    — 1942, Enrico Fermi, physicien italien émigré aux états unis, met en route le premier réacteur nucléaire à Chicago.
    — 1945, Les américains testent 2 bombes atomiques sur Hiroshima et Nagasaki.

      Minéralogie de l'uranium.

    En France, initialement la minéralogie de l'uranium identifiait trois variétés :

    Triangle Portail habitat Picbleu L'autunite, découverte par De Champeaux en 1800 à Saint-Symphorien-de-Marmagne (Saône-et-Loire).
    Triangle Portail habitat Picbleu La chalcolite découverte en 1852 par Boisse près d'Entraygues (Aveyron)
    Triangle Portail habitat Picbleu La pechblende découverte par Demarty vers 1927 à Saint-Rémy-sur-Durolle (Puy-de-Dôme).

      La prospection de l'uranium.

    Avant la création du CEA, l'uranium n'intéresse pas encore les mineurs. À l'origine, l'utilisation du minerai d'uranium est limitée à la coloration des verres, la céramique, la porcelaine et la faïence pour ses pigments jaune, orange et vert. Il est également utilisé pour la chimie analytique et aux alliages à forte densité. À partir de 1946, l'exploitation des minerais radioactifs devient le monopole du Commissariat à l'Energie Atomique.

    Les applications thérapeutiques du radium provoque une première aventure industrielle et minière et de nombreux prospecteurs partent à la recherche des minéraux radioactifs, sources de radium.

    En 1905, Hippolyte Marlot entreprend les premiers travaux miniers sur le gisement des Riaux près de Saint-Symphorien-de-Marmagne.

    En 1925, Victor Lassalle découvre la chalcolite dans la mine du Crôt Blanc près de Grury (Saône-et-Loire).

    En 1927, M.Thave découvre le gisement de Lachaux (Puy-de-Dôme).

    Entre 1900 et 1939, environ 900 g de radium seront extraits de 7500 tonnes d'uranium.

      Géographie des gisements d'uranium en France.

    En 1965, les grands districts miniers sont en place, les ressources globales (exploité compris) sont estimées à 38 600 tonnes d'uranium.

    65 % des réserves métropolitaines sur trois divisions minières :
    — Division de Vendée : les gisements de l'Ecarpière, de la Commanderie, du Chardon et de la Chapelle-Largeau sont en exploitation et les minerais sont traités dans une usine située à l'Ecarpière. 
    — Division de la Crouzille : Cette division dont le siège est à Razès (Haute-Vienne) comprend quatre principaux centre de production : Margnac, le Brugeaud, Fanay-les Sagnes et   le Fraisse, Bellezane sera mis en exploitation plus tard en 1975. Une usine de traitement du minerai est installée à Bessines. 
    - Division du Forez/Grury : La mine des Bois Noirs-Limouzat près de Saint-Priest-la-Prugne (Loire) et celle de Grury (Saône et Loire) constituent les deux sièges d'extraction principaux. L'usine des Bois Noirs à pris le relais de l'usine de Gueugnon en 1961 pour le traitement des minerais de cette division.
    Les exploitations privées (35 % des réserves restantes) sont réparties sur trois principaux secteurs :
    Bretagne : gisements de la région du Bonote près de Pontivy (Morbihan) exploités jusqu'en 1983 par la SIMURA (Société Industrielle et Minière de l'Uranium). 
    Lozère : Gisements des Pierres Plantées et du Cellier exploités par la CFMU (Compagnie Française des Minerais d'Uranium) jusqu'en 1989. 
    Saint-Pierre du Cantal : gisement exploité de 1955 à 1982 par la SCUMRA (Société Centrale de l'Uranium et des Minerais Radioactifs).

      Historique du marché de l'uranium (quelques événements politiques et économiques).

    — 1945, la mine de radium de Shinkolobwe (Katanga) est réouverte pour l'uranium et alimentera Zoé, la première pile atomique française mise en route en décembre 1948, au fort de Chatillon, près de Paris.
    — 1946, l'uranium fait l'objet d'études à Lachaux, Saint-Symphorien et Grury, .
    — 1947, découverte d'une carrière de chalcolite située dans le Limousin  à Chabannes près de Saint-Sylvestre (Haute-Vienne).
    — 1948, la pechblende massive est découverte à La Crouzille (Haute-Vienne), le 25 novembre, les premières tonnes de pechblende françaises (un minerai très riche 31,2 % de teneur moyenne en uranium pour la colonne Henriette ) sont extraites et expédiées sous escorte à l'usine du Bouchet (Essonne). Ce gisement sera exploité jusqu'en juillet 1957 fournissant 148 tonnes d'uranium métal qui alimenteront les premières centrales atomiques françaises (à l'exception de Zoé).
    — 1951, découverte des principaux gisements de la région (Division Minière de la Crouzille, Les Sagnes, Margnac, Fanay, Brugeaud, etc.) constituant le plus important gisement.
    — 1951/52, d'importants gisements sont découverts dans la région des Herbiers, l'Ecarpière, la Chapelle Largeaud (Vendée). La Division Minière de Vendée est créée en 1954.
    — 1954, le gisement des Bois-Noirs (Forez) est découvert.
    — 1954 à Madagascar, au Gabon où le gisement de Mounana près de Franceville est découvert en 1956 et mis en exploitation en 1958.
    — 1956,  installation du centre de formation des prospecteurs, le CIPRA,à Razès (Haute-Vienne) stoppé en 1987.
    — 1955. 1957, 1958 et 1960. Les usines de l'Ecarpière (Division de Vendée), de Bessines (Division de La Crouzille) et du Forez entrent en service.
    — 1957, les premiers indices du gisement de Lodève (Hérault) sont découverts. Ils aboutiront à la création de la Division Minière de l'Hérault en 1981.
    — 1960, baisse du prix de l'uranium en raison d'une surproduction et du retard pris dans les programmes d'installation des centrales nucléaires.
    Cette surproduction provoque une baisse des prix.
    — 1968 la mine d'Arlit située au Niger est exploitée.
    — 1968, le gisement de Cluff Lake au Canada est découvert.

    Tandis que les mines du Limousin, de Vendée, du Morvan et du Forez entrent dans leur phase d'exploitation, une première petite usine de concentration chimique des minerais est mise en route à Gueugnon (Saône-et-Loire).
    — 1973 le premier "choc pétrolier" relance la prospection et la production, les prix de l'uranium sont en hausse, les gisements sont exploités au maximum. De nouveaux gisements sont découverts et mis en exploitation à Bertholène (Aveyron), dans l'Allier près de Cérilly, en Creuse (Gouzon, Hyverneresse), en Corrèze (mine de La Besse).
    — 1974, découverte du gisement de Coutras (Gironde) mais abandonné, malgré des réserves très importantes (supérieures à 10 000 tonnes en raison de faible teneur du minerai).
    — 1976, le CEA confie à sa filiale COGEMA (Compagnie générale des Matières Nucléaires) l'exploitation de ses mines métropolitaines.
    — 1979, le gisement du Bernardan, découvert en 1970 par la Compagnie Minière Dong-Trieu est mis en exploitation.
    — 1981, la COGEMA met en exploitation les gisements de Mas d'Alary, Mas Laveyre et Rabejac près de Lodève (Hérault)
    — 1979, l'explosion du réacteur de la centrale nucléaire de Three-Mile Island aux États-Unis crée une crise majeure et un arrêt des programmes de développement du nucléaire.

    — 1988, les progrès techniques en matière de traitement des minerais, l'amélioration des méthodes d'exploitation permettent à l'industrie minière française de produire 3420 tonnes d'uranium produites, soit 5,6 % de la production mondiale estimée à 61 000 tonnes. À partir de cette date, l'approvisionnement de la France en uranium est assuré par les mines d'Australie, du Niger, du Gabon et du Canada.
    — 1994, les besoins annuels de la France sont égaux à 8 900 tonnes d'uranium.
    — 2001, la seule mine à ciel ouvert d'uranium en activité en France, celle de la Société des Mines de Jouac (SMJ) du groupe COGEMA qui exploite le gisement du Bernardan, se poursuit aujourd'hui à plus de 400 mètres de profondeur. La teneur du minerai (6 kg d'uranium/tonne) justifie le maintien en activité de cette dernière mine d'uranium française qui a produit près de 8000 tonnes d'uranium.
    Le traitement du minerai est effectué dans une usine située à proximité de la mine, elle produit un concentré de diuranate de magnésie (yellow cake)d'une teneur moyenne en uranium de 750 kg par tonne. Pendant 50 ans, les mines d'uranium françaises ont extrait 52,5 millions de tonnes de minerais et produit 74 600 tonnes d'uranium ce qui représente 3,9% de la production mondiale estimée à 1,92 million de tonnes dont 1,17 dans les pays du monde à économie de marché. La capacité annuelle de production est de 500 tonnes d'uranium métal.
    — 2006, la production mondiale d'uranium était estimée à 46.720 tonnes tandis que la consommation a atteint 80 000 tonnes.
    — 2006, l'Agence fédérale russe pour l'énergie atomique (Rosatom) a annoncé que la Russie et le Kazakhstan avaient institué la première coentreprise d'enrichissement d'uranium à Angarsk, dans la région d'Irkoutsk, en Sibérie orientale. Au total trois entreprises russo-kazakhes ont été instituées dans le domaine de l'utilisation civile de l'énergie atomique.
    — 2007, la production mondiale est d'environ  53070 tonnes et celle de la consommation de 83000 tonnes.*
    — 2007, selon « Le Figaro », il existe un risque pour que la France perde son autonomie en matière d'uranium, au fur et à mesure que les réserves s'épuisent et que l'engouement mondial pour le nucléaire se développe. Le journal souligne que plus de 3.000 tonnes avaient été produites dans l'hexagone en 1985, contre 5 seulement en 2006, signe que les mines de l'Hérault sont presque à sec. Areva devait donc trouver d'autres ressources, ce qui explique le rachat récent du Canadien UraMin et les efforts accomplis pour trouver d'autres sources. Le groupe vise à multiplier par deux sa production annuelle (12.000 tonnes) à l'horizon 2012.
    — 2007, le groupe japonais Toshiba a annoncé en aout, la vente à Kazatomprom de 10% du fabricant américain de réacteurs nucléaires Westinghouse, pour 540 millions de dollars. La présence de Kazatomprom dans le capital de Westinghouse « renforcera le développement mondial de notre activité énergie atomique » s'était alors félicité l'entreprise nippone dans un communiqué, qualifiant le groupe kazakh de partenaire stratégique.

    — Le Kazakhstan a extrait 6.637 tonnes d'uranium. « Il s'agit d'une croissance de 25,7 % par rapport à 2006 quand 5.281 tonnes d'uranium ont été extraites », a indiqué une responsable du service de presse de Kazatomprom, Aïda Absaliamova. Les prévisions établies en juillet 2007 tablaient toutefois sur 7.630 tonnes d'uranium naturel. Le Kazakhstan est à ce jour le troisième producteur mondial d'uranium, mais, d'ici 2010, il envisage d'augmenter sa production à 15.000 tonnes pour devenir le premier producteur mondial en dépassant l'Australie et le Canada qui fournissaient mi-2007, 24 % et 28 % de la production mondiale respectivement. *Calculs avec les chiffres donnés dans le mémento du CEA

      L'exploitation de l'uranium.

    En France, les gisements sont en voie d'épuisement ou n'offrent pas actuellement de conditions d'exploitation satisfaisantes économiquement. Aujourd'hui, les principaux gisements exploités se situent au Niger, en Australie, au Canada et au Kazakhstan.
    L'essentiel des ressources uranifères françaises se trouve dans des gisements associés à des granites : Vendée, Forez, Limousin. D'autres ressources se situent dans le Permien (Lodève, Cérilly) ou le Tertiaire inférieur (Saint-Pierre, Coutras).
    Les zones minéralisées se présentent sous forme de filons, de « stockwerks » ou de colonnes. Les minerais d'uranium français sont généralement de faible teneur : de 1 à 4 kg d'uranium par tonne. Leur exploitation se fait en mine à ciel ouvert pour la partie superficielle et par travaux miniers souterrains pour la partie profonde.
    Les minerais primaires (minerais noirs) sont essentiellement composés de pechblende, d'uraninite et de coffinite. Les minéraux secondaires sont des produits d'altération des minerais primaires, ils se situent dans la partie superficielle des gisements.
    Lorsque l'uranium est lié à la matière organique, il peut se présenter sous forme minéralogique exprimée de pechblende ou de coffinite ou au contraire intimement liée à la matière organique ou aux argiles : il s'agit de gisements d'origine sédimentaire.

      Qu'est-ce que l'uranium enrichi ?

    Il ne faut pas confondre cet uranium enrichi avec l'uranium très enrichi (plus de 90 % d'uranium 235) utilisé dans les fabriqué dans des installations spécialisées et dans les armes comme les projectiles flèches [en anglais : penetrators] antichars de 30 mm lâchés par des avions américains A-10, utilisés sur des cibles concentrées près de la frontière albanaise (zones d’occupation italienne et allemande), où Tito, craignant l’irrédentisme du dirigeant albanais Enver Hoxha, avait fait construire d’importantes structures militaires souterraines en béton. Selon M. Jacques Langendorf, analyste militaire suisse ayant visité les lieux du temps de Tito, les projectiles flèches de 30 mm auraient été peu efficaces contre ce béton, mais des missiles Cruise armés d’UA pourraient s’avérer destructrices. Et, selon l’analyste britannique Dennis Flaherty, un des buts de la guerre aurait été de tester de tels missiles équipés d’une nouvelle technologie (appelée Broach), qui permet de tirer jusqu’à dix projectiles flèches à la fois, en vue d’une pénétration efficiente de bunkers souterrains.

      Le prix de l'uranium.

    Il existe aujourd'hui 436 réacteurs en activité. Les projets de construction d'une centaine de nouveaux réacteurs vont accroitre la demande dans la décennie à venir. La hausse de l'uranium devrait se poursuivre à mesure qu'augmenteront les besoins et qu'apparaîtront des tensions sur l'approvisionnement même si la tendance actuelle est la baisse du prix de l'uranium. L’envolée des prix de l'uranium en 2007 a accompagné paradoxalement l'envolée du baril. La livre d'uranium est passée de 10 dollars, en 2004, à près de 150 dollars sur le marché international (hors contrats à long terme révisables) en 2007.  Une aubaine pour le Niger, qui voyait affluer Chinois, Canadiens et Australiens. Les réserves d'uranium sont relativement faibles et sont diversifiées dans le monde. L'exploration du minerai d'uranium n'a repris que récemment, après vingt ans de sous-investissement lié à un pétrole attractif jusqu'en 2003 et au rejet du nucléaire, après la catastrophe de Tchernobyl le 26 avril 1986. La demande des grands groupes d'électricité américains, allemands, français, japonais, chinois ou russes va croître à mesure qu'ils construiront de nouveaux réacteurs. Avec l'épuisement des stocks militaires (notamment russes), recyclés en combustible depuis la fin de la guerre froide pour compenser la sous-production minière, le rationnement menace. Source Le Monde 5/8/2007. Sources : AFP, RTL Info Socio Eco, Nezavissimaïa gazeta, Ria Novosti

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