Lo començament de l’urani

Sabèm que las centralas nuclearas actualas son basadas sus la fission de l’urani. En detalh de qué s’agís? L’ABC del Saber presenta mai d’un article per una coneissença en prigondor d’aquela filièra. Primièr article: l’element urani (uranium) dempuèi sa descobèrta fins a son extraccion. Coneissèm lo metal urani per son utilizacion per produire d’electricitat o…

Per Jacques Thiry
Mine d'uranium du Parc National de Kakadu (Australie)
Mine d'uranium du Parc National de Kakadu (Australie)

Sabèm que las centralas nuclearas actualas son basadas sus la fission de l’urani. En detalh de qué s’agís? L’ABC del Saber presenta mai d’un article per una coneissença en prigondor d’aquela filièra. Primièr article: l’element urani (uranium) dempuèi sa descobèrta fins a son extraccion.

Coneissèm lo metal urani per son utilizacion per produire d’electricitat o la bomba atomica. De qu’es l’urani e coma ne sèm arribats a aquel emplec? Istòria e tecnica.

La descobèrta de l’element urani

Martin_Heinrich_Klaproth

Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) © Wikipedia

 

La descobèrta de l’urani data de 1789. Mai precisament, lo 24 de setembre de 1789, un discípol prussian del quimista francés Antoine de Lavoisier, Martin Heinrich Klaproth, fa una comunicacion a l’Acadèmia Reiala Prussiana de las Sciéncias.

Aquela comunicacion entitulada Ueber den Uranit, ein neues Halbmétall (A prepaus de l’uranita, un metalloïd novèl), conta la descobèrta d’un element novèl tirat d’un mineral de la mina d’argent-plomb de Joachimstahl, situada uèi en Republica chèca (Jàchymov).

Notatz que los residús dels minerals d’aquela mina serviguèron tanben a la descobèrta del radi (radium) en 1898 per Pierre e Marie Curie.

M.H Klaproth nomma aquel element novèl urani en referéncia a la descobèrta lo 13 de març de 1781 per William Herschel d’un planeta novèl nomenat Uranus.

 

L’urani es un element pro abondant dins la crosta terrèstra. Es l’element quimic mai pesuc d’origina naturala que se pòsca trobar sus Tèrra. Es una font importanta de calor que manten las temperaturas nautas del mantèl terrèstre e que permet de ralentir son refregiment.

 

Un colorant conegut

Verrerie en ouraline avec et sans éclairage UV

Veirièra en ouraline sens e amb esclairatge UV

E mai l’element urani siá pas identificat que fin del sègle XVIII, sa primièra utilizacion jos sa fòrma d’oxid natural per obtenir un veire de color jaune-verd remontariá almens a 79 ab J.-C. En efièit, descobriguèrem en 1912, los veires d’una mosaïca contenent mai o mens 1% d’oxid d’urani dins una villa romana del Capo di Posillipo dins la baia de Nàpols.

Sos compausats1 permeton d’obtenir de jaunes-verds, jaunes, e iranges dificils a obtenir amb d’autres elements o pigments. Son utilizats a partir de la fin de l’Edat Mejana. Las sals d’urani apaurit (UO3 o acetat d’uranil) èran encara emplegadas pels cristalliers fins a plan recentament. Èra perilhós? Un estudi aprigondit de Nuclear Regulatory Comission en 2001 mòstra que lo taus de radioactivitat present dins aqueles objèctes es inferior a la radioactivitat naturala.

Los compausats d’urani servisson encara essencialament al sègle XIX a colorar los veires e las ceramicas. Puèi serviràn a fabricar lo radi a de fins terapeuticas après la descobèrta d’aquel element en 1898 per Pierre e Marie Curie.

Lo metal urani

Eugène Melchior Péligot (1811-1890)

Eugène Melchior Péligot (1811-1890)  es professor de quimia analitica a l’Institut Nacional Agronomic de París. Estúdia mai que mai los sucres e lors derivats. Fa una bèla carrièra scientifica en collaborant dins diferentas Comissions e Societats Sabentas. © Wikipedia

L’urani (metal) es isolat en 1841. De fait, la polvera dont parlava M.H Klaproth èra un compausat, lo dioxid d’urani: UO2.

Eugène Melchior Péligot (1811-1890), quimista francés, prepara pel primièr còp l’urani metallic per reduccion de tetraclorur d’urani UCl4 amb l’ajuda de potassi metallic.

Puèi, a partir de 1896, l’istòria s’accelèra per las descobèrtas ligadas als minerals d’urani e dels elements radioactius que lo compausan.

1896: Descobèrta per azard de la radioactivitat naturala per Henri Becquerel.

1898: Descobèrta del radi e del polòni (polonium) per Pierre e Marie Curie.

1898: Descobèrta dels rais alfa e beta per Ernest Rutherford.

1900: Descobèrta del rai gamma per Paul Villard.

1903: Establiment de la descreissença radioactiva per E Rutherford e Frédéric Soddy.

1911: Descobèrta del nuclèu de l’atòm per Rutherford.

1932: Descobèrta del neutron per James Chadwick.

1934: Descobèrta de la radioactivitat artificiala per Irène e Frédéric Joliot-Curie.

1939: Fission de l’urani pels neutrons per Otto Hahn (amb Lise Meitner) e Fritz Strassmann.

1942: Primièra pila atomica a Chicago jos la direccion d’Enrico Fermi.

1945: Lo 16 de julhet explosion de la primièra bomba experimentala al Novèl Mexic; los 6 e 9 d’agost bombardament de Hiroshima e Nagasaki.

1954: lo 27 de junh la centrala nucleara d’Obninsk (URSS) es la primièra centrala nucleara civila (5 MW) coblada a una ret electrica.

HIroshima juste après le 6 août 1945

Hiroshima just après lo 6 d’agost de 1945 © Wikipedia

 

Mantun scientific dont Lise Meitner se declarèron estabosits dels efièits produits per la bomba e precisèron que lors trabalhs teorics e scientifics cercavan pas aquela aplicacion. Mas, totas aquelas descobèrtas mostrèron la poténcia de la fission nucleara, e faguèron pensar a fòrça gents que la fission èra una solucion industriala sens precedent per fornir una energia pauc cara e abondanta per totes.

Aspèctes tecnics de l’extraccion de l’urani

Jaç, ressorsas, resèrvas, las definicions

Minerai d'uranium

Mineral d’urani © Wikipedia

Las definicions generalament admesas son las seguentas:

Jaç: per tot metal, son utilizacion demanda un jaç. Un jaç es una concentracion naturala de metal espleitable en bastissent una mina o en traucant un foratge.

Las ressorsas mineralas son de concentracions o d’indicis mineralizats d’una substància naturala solida organica o inorganica presenta dins o sus la crosta terrèstra, dont la fòrma, la quantitat e la tenor o qualitat son talas que presentan de perspectivas rasonablas d’extraccion rendabla.

Las resèrvas minièras son una partida de las ressorsas minièras que pòdon èsser espleitadas legalament e amb de profièit. Las recèptas obtengudas devon cobrir la totalitat dels còstes operatòris e mai los amortiments dels investiments a venir en equipaments e en infrastructuras ligats a lor espleitacion e a las òbras per tornar metre en estat lo site un còp arrestada l’extraccion.

L’extraccion minièra e lo tractament del mineral

Coma per las autras extraccions (metals, tèrras raras…), existís mantun tipe de minas: mina a cèl dobèrt, mina sosterranhas, mina amb extraccion per via liquida (In situ Leaching). Aquesta es, uèi, la mai frequenta. Véser l’article Pilas a pièlas.

Los primièrs ensages de valorizacion d’urani utilizan de tecnicas fisicas classicas aplicadas als metals de basa: plomb, fèrre, coire… Es aital que de mineral d’urani es espleitat de 1938 a 1940 dins lo nòrd canadian (Pòrt Radi) per produire de radi, d’argent, de coire e de cobalt. En França e a Madagascar, après 1945, d’installacions produsisson d’urani mai que mai per concentrar aquel metal. Se compren lèu que los procediments per tractament quimic (acid o basic) çò mai pròche possible dels endreits d’extraccion de minerals son mai eficaces. En julhet de 1953, lo CEA decidís d’abandonar los tractaments fisics pel tractament quimic.

 

In situ leaching (Infographic: A. Vargas/IAEA)

In situ leaching  © Infographic: A. Vargas/IAEA

En tractament de minerals, diferenciam los procediments fisics e los procediments quimics:

– La mineralurgia es l’ensemble dels procediments de tractament basats sus las proprietats fisicas de la matèria. A per objècte l’obtencion de produits dirèctament utilizables per l’industria o transformablas en metallurgia.

– L’ idrometallurgia representa los procediments de tractament dels metals per via liquida. Aqueles procediments consistisson a metre en solucion los diferents metals contenguts dins un mineral, o un concentrat, per tal de los separar per los valorizar.

Los procediments idrometallurgics son pro recents respècte als autres procediments mineralurgics o pirometallurgics. Datan de la fin del sègle XIX-debuta del sègle XX quand los procediments de cianuracion de l’aur apareguèron (1887) o quand i aguèt los desvolopaments dins la valorizacion de l’argent e del zinc (1900-1916).

Mine souterraine de McArthur River au Canada, le plus grand producteur d'uranium au monde

Mina sosterranha de McArthur River a Canadà, lo mai grand productor d’urani al mond © Wikipedia

Per tractar un mineral d’urani, los procediments an mai d’una estapa que pòdon combinar mineralurgia e idrometallurgia, aital coma de tractaments termics.

En França, dempuèi la creacion del CEA, nòu usinas produguèron d’urani (dins Lemosin, Massís Central, Vendèa e Erau). Uèi, an totas desaparegudas (la darrièra en 2001).

L’environament e la santat    

Un employé de la mine d'uranium à ciel ouvert de Arlit, dans le désert de l'Aïr (Niger), inspecte de la roche contenant de l'uranium, le 23 février 2005. PIERRE VERDY / AFP

Un emplegat de la mina d’urani a cèl dobèrt d’Arlit, dins lo desèrt de l’Aïr (Nigèr), inspècta de ròca contenent de l’urani, lo 23 de febrièr de 2005 © Studio Kalangou / Pierre Verdy-AFP

Abans espleitacion, d’estudis d’environament permeton de definir las mesuras d’espleitacion puèi lo reamainatjament del site après la fin de l’espleitacion. En particular, la qualitat de las aigas es restaurada. Los residús (degalhs deguts al trissatge del mineral) e los esterils (ròcas tiradas pendent las òbras d’excavacion de la mina) son estocats e gerits.

Dempuèi 1990 en França, las minas barradas demòran susvelhadas. 35% son estadas transformadas en zònas ecologicas o forestièras o en zònas de léser (coma l’actual lac de Puy de l’Âge, Barçac), los autres son de luòcs d’activitats (agricòlas, industrialas, centralas fotovoltaïcas).

Santat: dempuèi 1950, dels estudis de seguit de la santat dels trabalhaires en minas e en centres de tractament son estats meses en plaça. An mostrat una mai granda preséncia dels càncers pulmonars deguts a la desintegracion naturala de l’urani en gas radon dins las minas. An permés de definir de mesuras actualas de proteccion e de susvelhança (dosimetria gamma, radon e descendents del radon mesadièra en França).

Pr’aquò, los païses an pas la meteissa atencion a la santat o l’environament, ni las meteissas nòrmas.

Jacques Thiry

Referéncias

Ouraline, voir et savoir.
La radioactivité, CEA, comprendre.
Exploitation de l’uranium, Encyclopédie énergie, université of Calgary.
La première bombe atomique, musée de l’armée.
La bombe atomique – Hiroshima, Nagasaki, Journal des Actualités Françaises, 1945.
La pile Zoé, Site de Fontenay-aux-Roses, 2023.
Déchets des mines et usines de concentration d’uranium, CNSC, 2023.
La cohorte française des mineurs d’uranium, ISRN, 2013, mis à jour en 2021.

 

  1. substàncias quimicas formadas de mai d’un element quimic, aicí substàncias formadas d’urani e d’un o mai d’un autre element
Posted in ,