URANIUM
Les utilisations de l'uranium métal, ses alliages et les composés d'uranium
L'uranium pur sous sa forme métallique est très peu utilisé. Ses principales utilisations sont liées à sa masse volumique élevée. Il a été employé comme contrepoids de gouvernes d'avions, de quilles de bateaux de Colas et de Tabarly. Il est actuellement employé dans des applications militaires qui utilisent, outre sa masse volumique élevée, sa capacité à former des alliages fusibles à relativement basse température (vers 1 000 0C) avec les aciers de blindage. Dans ces applications, il est utilisé sous forme de dards ou de fléchettes, dans des obus à l’uranium appauvri et des blindages de chars.
L'uranium possède une grande aptitude à former des alliages ; certains d'entre eux sont utilisés comme matériaux fissiles dans les éléments combustibles des réacteurs nucléaires. On ne décrira ici que les alliages employés dans les réacteurs de la filière graphite-gaz en France et Magnox en Grande-Bretagne.
Alliages U-Fe-Al
Les alliages U-Fe-Al, utilisés en France sous le nom de sicral F1 et en Grande-Bretagne sous le nom d'uranium ajusté, contiennent de 0,02 à 0,05 p. 100 de fer, de 0,05 à 0,09 p. 100 d'aluminium, avec en plus, pour le premier, de faibles quantités de silicium et de chrome. Ces éléments d'addition permettent l'application d'un traitement thermique de trempe destiné à l'obtention d'une microstructure à grains fins avec des précipités constitués par les composés intermétalliques U6Fe et UAl2.
Cet alliage possède alors une résistance mécanique accrue par rapport à l'uranium pur, ainsi qu'une bonne stabilité sous flux de neutrons. Il a servi sous forme de tubes contenant une âme de graphite dans de nombreux réacteurs gaz-graphite (Saint-Laurent, Vandellos).
Alliages uranium-molybdène et dérivés
Les alliages renfermant 0,5 et 1,1 p. 100 en poids de molybdène ont été utilisés en France dans les réacteurs Chinon-1, 2 et 3 situés à Avoine, près de Chinon.
L'alliage à 1,1 p. 100 a été retenu en raison de ses propriétés intéressantes telles que structure à grains fins, absence d'orientation préférentielle et très haute résistance au fluage. Sa morphologie en phase α est une microstructure lamellaire biphasée constituée par les deux solutions solides Uα et Uγ.
Cette structure possède une parfaite isotropie statistique en raison de la finesse du grain, ce qui élimine toute orientation préférentielle après coulée et refroidissement lent. De plus, la résistance au fluage, très élevée à haute température, a permis l'utilisation de ce matériau sous forme d'éléments tubulaires soumis à la pression extérieure du gaz. Ces éléments ont montré une bonne stabilité sous irradiation.
L'alliage U-Mo 1 Al 0,05 Sn 0,05 possède les mêmes propriétés structurales que l'alliage U-Mo 1,1 ; mais sa résistance à l'irradiation est considérablement plus élevée.
Dioxyde d'uranium
Le dioxyde d'uranium UO2 est le matériau de base des combustibles des principales filières nucléaires en fonctionnement dans le monde : eau ordinaire sous pression (P.W.R. aux États-Unis, R.E.P. en France, VVER en ex-U.R.S.S.), eau ordinaire bouillante (BWR), eau lourde sous pression (PHWR au Canada) ; il a été également employé dans les réacteurs à gaz de type A.G.R. en Grande-Bretagne.
Il est élaboré sous forme d'une poudre brun foncé qu'il est nécessaire de fritter pour obtenir un matériau massif. Son point de fusion est d'environ 2 800 0C. Il possède une structure cristalline cubique à faces centrées avec un paramètre de 0,570 nm et présente une excellente stabilité sous flux de neutrons jusqu'à des taux de combustion très élevés : 100 000 MWj/t.
Fluorures[...]
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Écrit par
- Bernard BOUDOURESQUES : ingénieur au Commissariat à l'énergie atomique
- Jean CARALP : ingénieur École nationale supérieure de géologie, Nancy, chargé de mission à la Direction des mines et usines
- Jeanne LEHMANN : Ingénieur au Centre d'études nucléaires, Saclay
- Jean-Louis VIGNES : professeur d'université à l'I.U.F.M. de Créteil, chercheur au Centre d'études de chimie métallurgique (C.N.R.S.)
Classification
Médias
Otto Hahn Fritz Strassmann et Fritz Haber
Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images
Hiroshima et la capitulation du Japon, 1945
National Archives
Minéraux uranifères
Encyclopædia Universalis France
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