Notions de base sur les matières fissiles

Que sont les matières fissiles?

Les matières fissiles sont composées d’atomes qui peuvent être divisés par des neutrons dans une réaction en chaîne auto-entretenue pour libérer d’énormes quantités d’énergie. Dans les réacteurs nucléaires, le processus de fission est contrôlé et l’énergie est exploitée pour produire de l’électricité. Dans les armes nucléaires, l’énergie de fission est libérée d’un seul coup pour produire une violente explosion. Les matières fissiles les plus importantes pour l’énergie nucléaire et les armes nucléaires sont un isotope du plutonium, le plutonium-239, et un isotope de l’uranium, l’uranium-235. L’uranium 235 est présent dans la nature. À toutes fins pratiques, le plutonium-239 ne le fait pas.

Qu’est-ce que le plutonium-239 ?

Le plutonium 239 (ci-après dénommé « plutonium ») est un élément lourd constitué de 94 protons et de 145 neutrons. Il peut avoir un certain nombre de formes chimiques. Les armes nucléaires utilisent du plutonium métallique. Le dioxyde de plutonium est utilisé comme composant de certains combustibles nucléaires. Le plutonium a une demi-vie de plus de 24 000 ans (une demi-vie est le temps qu’il faut à la moitié d’une quantité donnée de matière radioactive pour se désintégrer en d’autres éléments).

Comment est fabriqué le plutonium ?

Deux installations clés sont nécessaires pour obtenir du plutonium. Premièrement, dans un réacteur nucléaire, l’uranium 238 absorbe un neutron. Cela conduit à des réactions nucléaires qui le convertissent en plutonium. Le plutonium se retrouve dans le combustible nucléaire usé avec de l’uranium inutilisé et des produits de fission hautement radioactifs. Pratiquement tous les réacteurs nucléaires du monde produisent du plutonium de cette manière, mais le plutonium contenu dans le combustible usé n’est pas utilisable pour l’énergie nucléaire ou les armes nucléaires. Pour obtenir du plutonium sous une forme utilisable, une deuxième installation clé, une usine de retraitement, est nécessaire pour séparer chimiquement le plutonium des autres matériaux du combustible usé. Le retraitement est généralement considéré comme l’un des principaux liens entre la capacité nucléaire civile et la capacité de production d’armes nucléaires (l’autre est l’enrichissement de l’uranium — voir ci-dessous).

À quoi sert le plutonium?

Une fois le plutonium séparé, il peut être traité et transformé en noyau de fission d’une arme nucléaire, appelé « fosse ». Les armes nucléaires nécessitent généralement de trois à cinq kilogrammes de plutonium. Le plutonium peut également être converti en oxyde et mélangé avec du dioxyde d’uranium pour former du combustible à oxyde mixte (MOX) pour les réacteurs nucléaires.

En 1995, il y avait environ 270 tonnes métriques de plutonium séparé dans les stocks militaires et environ 180 tonnes métriques de plutonium séparé dans les stocks civils dans le monde.

Où le plutonium est-il produit ?

La Grande-Bretagne, la France, la Russie, l’Inde, le Japon, Israël et la Chine exploitent des usines de retraitement pour obtenir du plutonium (les deux dernières uniquement à des fins militaires). D’autres pays d’Europe occidentale possèdent du plutonium qui a été séparé en Grande-Bretagne et / ou en France. La Corée du Nord a également exploité une usine de retraitement.

Aux États-Unis, le retraitement des armes nucléaires a eu lieu dans la réserve de Hanford, dans l’État de Washington, et sur le site de Savannah River, en Caroline du Sud. Un certain retraitement civil et militaire a également eu lieu entre 1966 et 1972 à West Valley, dans l’État de New York. AMÉRICAIN. les réacteurs de production de plutonium ont été arrêtés en 1988 et l’arrêt du retraitement à des fins militaires a été codifié dans la politique officielle en juillet 1992. Les États-Unis ne soutiennent pas le retraitement en raison de ses dangers de prolifération, mais dans la pratique, les États-Unis se sont montrés sélectifs en s’opposant au retraitement dans d’autres pays

Qu’est-ce que l’uranium hautement enrichi?

L’autre matière fissile importante utilisée pour les armes nucléaires est l’uranium hautement enrichi (UHE), généralement défini comme l’uranium dont la proportion d’uranium 235, l’isotope fissile de l’uranium, a été augmentée à plus de 90%. L’uranium naturel extrait de la terre se compose d’environ 0,7% d’uranium 235 (U-235) et d’environ 99,3% d’uranium 238 (U-238), et l’enrichissement consiste à augmenter le rapport entre U-235 et U-238. La demi-vie de l’uranium 235 est de 704 millions d’années, tandis que la demi-vie de l’U-238 est d’environ 4,5 milliards d’années.

Il est important de noter que la plupart des réacteurs nucléaires fonctionnent à l’uranium faiblement enrichi (LEU), qui est généralement de 3 à 5% d’uranium 235. LEU ne peut pas être utilisé dans les armes nucléaires.

Comment l’uranium hautement enrichi est-il fabriqué?

Traditionnellement, l’uranium est extrait des mines souterraines et à ciel ouvert. Cet uranium naturel est traité puis enrichi. De nombreuses technologies ont été développées pour enrichir l’uranium, telles que la diffusion gazeuse, les centrifugeuses et la séparation électromagnétique. Toutes ces technologies nécessitent un investissement initial important et de grandes quantités d’énergie pour fonctionner.

Dans quel cas l’UHE est-elle utilisée?

L’UHE a d’abord été développée pour être utilisée dans les armes nucléaires. Il peut être combiné avec du plutonium pour former la « fosse », ou le noyau d’une arme nucléaire, ou il peut être utilisé seul comme explosif nucléaire. La bombe larguée sur Hiroshima n’utilisait que du HEU. Environ 15 à 20 kg d’UHE suffisent pour fabriquer une bombe sans plutonium.

L’UHE a également des utilisations sans arme. Il est utilisé comme combustible dans les réacteurs de recherche et les réacteurs nucléaires qui alimentent certains navires de guerre.

Environ 2300 tonnes métriques d’UHE ont été produites à des fins militaires dans le monde entier — principalement par les États-Unis et l’Union soviétique. Environ 20 tonnes métriques d’UHE ont été utilisées dans des réacteurs de recherche dans le monde entier.

Où est produite l’UHE ?

L’UHE peut, en théorie, être produite dans n’importe quelle usine d’enrichissement. Plusieurs pays exploitent des usines d’enrichissement pour produire de l’uranium appauvri pour les réacteurs nucléaires, mais tous n’ont pas utilisé leurs usines pour fabriquer de l’uranium hautement enrichi. L’Agence internationale de l’énergie atomique, une agence des Nations Unies, est chargée de veiller à ce que l’uranium issu des programmes nucléaires civils ne soit pas détourné à des fins d’armement uniquement dans les États non dotés d’armes nucléaires signataires du Traité sur la non-prolifération. HEU a été produit aux États-Unis à Oak Ridge, Tennessee et à Portsmouth, Ohio. Les États-Unis ne produisent plus d’UHE. Elle continue d’utiliser l’UHE de son stock pour les réacteurs de recherche et la propulsion navale.

Cette fiche d’information produite conjointement avec les médecins pour la responsabilité sociale.