L'uranium 238 a une demi-vie de 4,51 milliards d'années. Cela signifie qu'il faudrait des milliards d'années pour que l'uranium 238 se désintègre en un rapport de moitié uranium 238 et moitié thorium 234.
La partie du combustible usé qui ne peut pas être réutilisée, appelée déchets ultimes, est coulée dans du verre en fusion et entreposée pendant 30 à 40 ans à l'usine de La Hague.
On calcule le nombre de noyaux restant après une demi-vie, soit la moitié du nombre N0. Après une demi-vie, le nombre de noyaux de carbone 14 restant est N = \dfrac{N_0}{2} = \dfrac{\text{1 000}}{2} = 500 .
Ceux-là comprennent des éléments plus coriaces encore – l'uranium 235 par exemple ayant une demi-vie de 700 millions d'années, ce qui est le temps nécessaire pour que la moitié des atomes présents se désintègrent.
L'uranium naturel est constitué de trois isotopes : l'uranium 238, le plus lourd et le plus abondant, l'uranium 235 et l'uranium 234. L'uranium 235 est le seul isotope fissile. Cela veut dire qu'il peut se fragmenter sous l'effet d'un neutron.
Les déchets dits « à vie longue »
représentent 10 % du stock total de déchets radioactifs et concentrent 99,9 % de la radioactivité totale ; perdent leur radioactivité sur des durées supérieures à 31 ans et demeurent actifs pendant plus de 300 ans voire des milliers d'années pour les plus radioactifs.
Les isotopes des atomes ont des propriétés nucléaires différentes. L'isotope U235 recevant un neutron peut éclater en libérant des noyaux moins lourd et plusieurs neutrons. L'isotope U238 peut absorber un neutron, l'atome actif formé devient du plutonium par émission .
Un kilogramme d'isotope 238U pur est le siège de 6,71 fissions spontanées par seconde. Il est faiblement radioactif, et se désintègre en thorium 234 par radioactivité α avec une période radioactive de 4,468 8 milliards d'années, soit 1,410 25 × 1017 s , et une énergie de désintégration de 4,270 MeV .
Le plutonium est tout d'abord dangereux parce qu'il a une durée de vie très longue, la période ou demi-vie du Pu 239 étant en effet de 24 000 ans, ce qui signifie qu'à l'issue de cette période, la moitié seulement des atomes de plutonium auront disparu en se transformant en d'autres éléments.
En effet, les éléments radioactifs les plus dangereux ne devraient atteindre leur demi-vie que dans 900 ans et il faudrait théoriquement 48 000 ans pour que le reste de la radiation s'épuise.
Demi-vie : qu'est-ce que c'est ? Le terme « demi-vie » se rapporte, de manière générale, au temps mis par une substance -- qu'il s'agisse d'un médicament, d'une molécule ou d'un noyau radioactif -- pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive.
Par exemple, le césium 137 a une période radioactive de 30,2 ans. Cela signifie qu'au bout de ce laps de temps, la moitié du fragment de césium 137 s'est désintégré, soit en un élément stable, soit en un autre élément radioactif qui se désintègrera à son tour.
La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En particulier, la demi-vie est le temps nécessaire pour qu'un élément radioactif perde la moitié de son activité par désintégration naturelle.
L'uranium 238, noté 238U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 238 : son noyau atomique compte 92 protons et 146 neutrons avec un spin 0+ pour une masse atomique de 238,0507826 g/mol.
L'uranium 235, noté ²³⁵U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 235 : son noyau atomique compte 92 protons et 143 neutrons avec un spin 7/2- pour une masse atomique de 235,043 93 g/mol.
Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone. Sa période radioactive, temps au bout duquel la moitié de ces atomes s'est désintégrée en azote 14, est de 5 730 ans.
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.
Les principaux producteurs sont le Kazakhstan, le Canada, l'Australie et la Namibie qui représentent près de 80 % de la production mondiale. L'évolution des productions d'uranium par pays producteur entre 2003 et 2019 est, selon les statistiques de l'Association nucléaire mondiale, la suivante.
Lors de cette réaction, l'uranium 238 capture un neutron et se transforme en uranium 239. A son tour, l'uranium 239 se convertit en neptunium 239 en perdant un électron. Ensuite, de la même façon, le neptunium 239 se transforme en plutonium 239.
De l'uranium jusqu'en 2070 au maximum
Au rythme actuel de consommation de l'uranium, ces ressources seraient épuisées en 2070 (18). Envisageons à présent le développement du parc électronucléaire mondial selon le “scénario de référence 2007 - 2030” de la World Nuclear Association.
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.
Les scientifiques n'ont pas détecté d'effet nocif des radiations en présence d'un niveau naturel d'uranium. Cependant, des réactions chimiques peuvent se développer après l'absorption de quantités importantes d'uranium, celles-ci peuvent provoquer des problèmes de santé tels que des problèmes rénaux.
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.
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.