Le plutonium 239 et le plutonium 241 sont des isotopes fissiles par neutrons thermiques, ce qui signifie qu'ils peuvent contribuer à une réaction nucléaire en chaîne et qu'ils peuvent être utilisés dans la conception d'armes nucléaires et de réacteurs nucléaires.
Après avoir été extrait des combustibles nucléaires usés, le plutonium, mélangé à de l'uranium appauvri, peut servir de combustible dans les centrales nucléaires. Il est également utilisé comme source de chaleur dans des générateurs thermoélectriques à radio-isotopes qui servent à alimenter des engins spatiaux.
Utilisé au sein des centrales nucléaires, le minerai d'uranium transformé va permettre de produire de l'électricité. Chaque assemblage fabriqué permet d'alimenter une ville de 100 000 habitants en énergie pendant un an pour des besoins domestiques ! Et donc, 3 assemblages à partir d'un cylindre d'uranium enrichi.
A quoi sert le plutonium ? Le plutonium 239 est d'abord utilisé comme combustible pour alimenter les réacteurs nucléaires. Il entre effectivement dans la composition du combustible MOX – mix d'oxyde d'uranium et plutonium.
Le plutonium est l'explosif le plus utilisé dans la fabrication des armes atomiques. C'est un élément artificiel créé dans tout réacteur dont le combustible est l'uranium. L'unique but des premiers réacteurs qui furent construits aux États-Unis était le plutonium pour les bombes.
L'uranium est un métal radioactif présent dans le sous-sol de la Terre. Avant de pouvoir l'utiliser comme combustible dans les réacteurs des centrales nucléaires, il faut l'extraire et le transformer.
Une centrale nucléaire de la taille de celle de Gösgen, qui couvre à peu près un sixième des besoins électriques de la Suisse, consomme chaque année près de 20 tonnes d'uranium enrichi. Celui-ci est obtenu à partir de 200 tonnes d'uranium naturel.
La fission des atomes d'uranium produit de la chaleur, chaleur qui transforme alors de l'eau en vapeur et met en mouvement une turbine reliée à un alternateur qui produit de l'électricité.
Les neutrons issus de la fission de l'uranium 235 sont absorbés par les noyaux d'uranium 238 pour former de l'uranium 239 ; une désintégration β convertit alors un neutron en proton pour former du neptunium 239, converti par une seconde désintégration β en plutonium 239.
L'explosion peut dès lors être datée : il y a 5,366 × 109 ans. L'uranium 238 est un émetteur α, et il se désintègre via les 18 membres de la chaîne de désintégration de l'uranium 238 en plomb 206. La chaîne de désintégration de l'uranium 235 comporte 15 membres et se termine sur le plomb 207.
Cette statistique montre la répartition de la production mondiale d'uranium en 2016 en tonnes, par pays. Cette année-là, le Kazakhstan était le pays ayant produit le plus d'uranium, soit 24.700 tonnes, alors que le Canada arrivait en deuxième place du classement avec une différence de 10.000 tonnes.
La demi-vie est la durée nécessaire pour que la moitié du plutonium subisse la désintégration radioactive et change de formes. La demi-vie du plutonium-238 est de 87,7 ans. La demi-vie du plutonium-239 est de 24 100 ans. Le plutonium-239 est utilisé pour fabriquer des armes nucléaires.
Pourtant on peut dénicher légalement des points de vente sur le net. On trouve de tout plus ou moins au noir sur le Web, mais c'est tout à fait dans le respect de la loi que se vend, pour 69 dollars, du polonium 210 sur le site de United Nuclear Scientific Supplies !
L'uranium naturel
C'est ce qu'on appelle la fission nucléaire, réaction qui libère une grande quantité d'énergie. L'isotope 238 est dit « fertile » : lorsqu'il est heurté par un neutron, il peut le « capturer », générant du plutonium 239 lui-même fissile.
Ces 3 neutrons peuvent se joindre à d'autres noyaux d'uranium 235 pour former 3 nouveaux noyaux d'uranium 236. Cela provoque la fission nucléaire de ces 3 noyaux d'uranium 236, puis 9 noyaux, 27 noyaux, 81 noyaux, 243 noyaux et ainsi de suite. Il s'agit d'une réaction en chaine.
La source d'énergie la plus utilisée est le pétrole. En 2016, c'est 42 % de la consommation d'énergie dans le monde d'après l'Agence Internationale de l'Énergie. Mais le gaz et le charbon ne sont pas en reste, avec une part de consommation de 15 % et 12 % la même année.
Au cours de cette année, les États-Unis ont occupé la première place du classement avec une consommation d'environ 19.000 tonnes d'uranium. L'uranium est un métal lourd présent dans de nombreuses roches et dans l'eau de mer.
La France n'exploite plus de mines d'uranium sur le territoire national depuis 2001 et importe l'intégralité de son uranium — quelque 10 656 tonnes par an, provenant principalement du Kazakhstan, du Niger, du Canada, de l'Australie et de l'Ouzbékistan.
L'extraction franco-française d'uranium s'arrête
Depuis le début des années 2000, l'uranium utilisé pour les centrales nucléaires françaises est entièrement importé, même s'il est souvent ensuite enrichi en France, un détail qui a son importance.