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Uranium 233
Description : métal lourd artificiel
Isotopes : lui-même isotope de l'uranium
Production : irradiation du thorium 232
Utilisation : utilisable, mais peu utilisé, dans les têtes nucléaires et le combustible
Radioactivité : émetteur de particules alpha et de rayonnement gamma relativement faible
Commentaire : matière fissile ; toujours présent avec l'uranium 232, dont les descendants sont le bismuth 212 et le thallium 208
L'uranium 233 est un isotope synthétique produit par l'irradiation du thorium 232 (voir la section Thorium).
Utilisation
Comme l'uranium 235, l'uranium 233 est fissile et il est utilisable comme matière fissile dans les armements et les réacteurs. La masse critique de l'uranium 233 est moindre que celle de l'uranium 235 et semblable à celle de plutonium 239 [Albright 93]. Selon le NRDC, il n'en faut qu'un kilo pour fabriquer un engin nucléaire d'une puissance d'une kilotonne [Cochran 94].
L'uranium 233 ne se trouve aujourd'hui qu'en très faibles quantités dans les têtes nucléaires, parce qu'il est plus difficile et plus coûteux à produire que l'uranium 235 et le plutonium 239. De plus, il est plus radioactif que l'uranium 235 et peut compliquer la construction d'armements. Il peut diminuer leur fiabilité. Mais ces caractéristiques n'empêcheraient pas l'uranium 233 d'être utilisé par des personnes voulant fabriquer clandestinement un engin nucléaire. D'où sa présence sur la liste du ministère de l'industrie.
A des fins commerciales, l'uranium 233 a également été utilisé dans des réacteurs à haute température (HTR) (voir Thorium).
Santé
Les effets chimiques de l'uranium 233 sont semblables à ceux des autres isotopes d'uranium et, comme l'uranium 235 et 238, il est un émetteur alpha. Mais il a une demi-vie de 162 000 ans, plus courte que celles de l'uranium 235 et 238 et donc une activité spécifique et une radiotoxicité supérieures à eux.
De plus, l'uranium 233 contient toujours un contaminant, l'uranium 232, dont les descendants, le bismuth 212 et le thallium 208, émettent un rayonnement gamma dur.
Uranium de retraitement
Une catégorie d'uranium que le ministère de l'industrie ne mentionne pas est l'uranium de retraitement (URT), l'uranium extrait du combustible nucléaire irradié pendant le retraitement.
L'uranium sort de l'usine de retraitement sous forme de nitrate d'uranyle. Le nitrate d'uranyle est d'ordinaire converti en d'autres composés pour l'entreposage ou pour sa réutilisation. Il peut même être transformé en UF6 et réenrichi.
Vraisemblablement les détenteurs de l'URT enregistrent les quantités d'URT aux divers niveaux d'enrichissement selon les mêmes catégories utilisées pour l'uranium naturel.
En général, l'URT peut être utilisé comme l'uranium naturel. Il sert notamment pour les combustibles des réacteurs UNGG et REO. Néanmoins la composition de l'URT pose des problèmes assez contraignants, en particulier au niveau de la santé et l'environnement.
Pendant son irradiation dans un réacteur, l'uranium est profondément modifié. L'uranium qui sort de l'usine de retraitement contient tous les isotopes de l'uranium entre l'uranium 232 et l'uranium 238 sauf l'uranium 237 qui est rapidement transformé en neptunium 237. Si l'URT provient du combustible REP, la proportion d'uranium 235 a diminué jusqu'à environ 1 % ; la proportion d'uranium 234 a augmenté jusqu'à environ 0,01 % [Roux 88]. L'URT provenant du combustible UNGG est légèrement appauvri en uranium 235. Les isotopes les plus significatifs du point de vue de la contamination sont :
-- Uranium 232 : un émetteur alpha (demi-vie 72 ans) qui produit rapidement des descendants émetteurs alpha, bêta et gamma, notamment le bismuth 212 et le thallium 208, émetteurs de rayonnements gamma durs et intenses ;
-- Uranium 234 : un émetteur gamma et alpha avec une activité spécifique plus grande que l'uranium 235 et l'uranium 238. De plus, l'uranium 234 absorbe des neutrons et donc change la réactivité de l'uranium ;
-- Uranium 236 : également un absorbeur des neutrons ;
-- Produits de filiation de l'uranium 232 : le bismuth 212, le thallium 208. Si les produits de filiation ne sont pas éliminés, ils atteignent un équilibre et leur maximum après environ 10 ans de stockage de l'URT ;
-- Transuraniens : le neptunium 237, l'américium 241 et les isotopes divers de plutonium ;
-- Produits de fission : le césium 134 et 137, le niobium 95, le ruthénium 103 et 106, le technétium 99 et le zirconium 95.
La proportion d'uranium 232 et d'autres impuretés dans l'uranium sortant de l'usine de retraitement varie avec la composition originelle du combustible, le taux d'irradiation et la durée de refroidissement avant retraitement.
Les impuretés rendent l'utilisation de l'URT plus difficile que l'utilisation de l'uranium naturel tout le long de la chaîne de l'uranium. Quelques étapes de la chaîne effectuent une épuration partielle de l'URT, mais les matières radioactives ne disparaissent jamais, sauf par décroissance naturelle. Si une impureté quitte un composé uranifère, elle se retrouve dans les déchets. De plus, une élimination des produits de filiation n'est que transitoire si l'uranium 232 subsiste. A cause de la décroissance continue, le bismuth et le thallium réapparaissent toujours.
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