L’uranium appauvri est de l’uranium dont la composition isotopique comporte une faible abondance des isotopes légers, comprise entre 0,2 et 0,4 % de 235U (l'uranium naturel a une teneur de 0,7204 % en 235U). C’est un sous-produit des usines d’enrichissement de l'uranium ou des centres de traitement du combustible usé.
Propriétés
Les propriétés chimiques (en particulier la toxicité chimique) ne changent pas avec la composition isotopique.
La radioactivité de l'uranium appauvri est inférieure à celle de l'uranium naturel, en raison de la moindre proportion d’isotopes légers 234U et 235U, dont la période radioactive est plus courte que celle de l’isotope 238U. L'uranium appauvri n'ayant pas de composition définie, il n'est pas possible d'en donner une caractérisation précise, ses propriétés peuvent être à un point quelconque entre l'uranium naturel et l'uranium 238. De plus, l'uranium appauvri se met progressivement en équilibre séculaire avec les composants de sa chaîne de désintégration, ce qui augmente progressivement l'activité radioactive d'un uranium appauvri supposé initialement chimiquement pur (d'un facteur quatre à échelle séculaire).
L'uranium naturel est relativement répandu dans la croûte terrestre, notamment dans les terrains granitiques et sédimentaires. La concentration d’uranium dans ces roches est de l’ordre de .
La chaîne de désintégration de l'uranium 238 montre la chaîne des désintégrations successives qu'un tel isotope va subir pour se transformer, avec le temps, en un élément stable, le plomb 206Pb. Chaque désintégration transforme l'isotope en un nouvel élément et voit l'émission d'une particule α (un noyau d'hélium) ou β− (un électron).
Production Différents types d'uranium appauvri
L'uranium a été produit par trois filières différentes, chaque filière conduisant à des compositions isotopiques (et des radiotoxicités) différentes.
La première production historique d'uranium appauvri a été celle des centrales nucléaires fonctionnant à l'uranium naturel, de type CANDU, UNGG ou RBMK, initialement destinées à la production de plutonium à des fins militaires (puis à la production électrique). Après traitement du combustible nucléaire usé permettant la séparation chimique du plutonium, des produits de fission et des autres actinides, l'uranium non consommé dans la centrale est un uranium de retraitement. Son taux en isotope 235 est de l'ordre de 0,2 %, variable suivant le taux de combustion du combustible usé. Par la suite, de l'uranium de retraitement a de même été produit par retraitement du combustible formé d'uranium enrichi, dont le taux isotopique est plus élevé (de l'ordre de 0,4 %). Cet uranium contient des traces de produits de fission, mais également des isotopes U-234 et U-236, beaucoup plus radioactifs, qui ne peuvent pas être séparés chimiquement du reste de l'uranium. Le nombre de recyclages est limité par l'accumulation progressive dans l'uranium de retraitement des isotopes U-234 et U-236 présents dans le combustible irradié, qui ne sont pas fissiles et sont de plus fortement radioactifs.
L’enrichissement de l’uranium à partir de l’uranium naturel a été ensuite développé, afin de produire l'uranium enrichi nécessaire aux bombes atomiques puis aux centrales nucléaires à eau pressurisée ou à eau bouillante. L'installation d'enrichissement sépare l'uranium en deux flux, l'un enrichi en isotope 235 (ce qui est le produit recherché), et l'autre appauvri, contenant donc moins d'uranium 235 (et pratiquement plus d'uranium 234). Après séparation isotopique, l'uranium reste un sous-produit du procédé. Il est rejeté avec un taux isotopique de l'ordre de 0,2 % à 0,3 %, l'optimum économique du procédé dépendant du rapport entre le coût de l'uranium naturel et celui de l'unité de travail de séparation.
Enfin, l'uranium de retraitement peut lui-même être enrichi, à la place d'uranium naturel, pour récupérer l'uranium 235 qu'il contient si les conditions économiques rendent cette opération intéressante. L'enrichissement isotopique tend à séparer l'U-234 avec la fraction enrichie, mais l'U-236, plus lourd, tend à rester avec la composante appauvrie. Cette concentration en isotope radioactif rend l'uranium de retraitement appauvri beaucoup plus dangereux sur le plan de la radiotoxicité que son homologue obtenu à partir d'uranium naturel.
Inventaire mondial
Cet uranium appauvri ne peut pas être utilisé dans les réacteurs nucléaires actuels, mais peut servir de combustible dans des réacteurs surgénérateurs.
Inventaire mondial de l'uranium appauvri Pays Organisation Stocks d'UA (tonnes) DateÉtats-UnisDOE2002RussieFAEA1996FranceAreva NC315 0002017Royaume-UniBNFL 2001AllemagneURENCO 1999JaponJNFL 2001ChineCNNC 2000Corée du SudKAERI 200 2002Afrique du Sud 732001TOTAL1 188 273 Source {en}: Projet WISE-Uranium
Utilisation Usage nucléaire : l’uranium appauvri peut être transformé en oxyde d'uranium vendu comme combustible pour réacteur à neutrons rapides. En Russie, Atomenergoprom a annoncé fin 2009 le démarrage à Zelenogorsk (région de Krasnoïarsk) par une de ses filiales associée à AREVA et sur la base du procédé Areva NC d'une première unité de conversion d’uranium appauvri (DUF) en oxyde d’uranium 238UO2 ( prévues)Source : Communiqué Atomenergoprom, repris par Enerpress n) 9976, 23 décembre 2009..
Usage non nucléaire : l’uranium appauvri est à présent employé pour la quasi-totalité des utilisations non nucléaires de l’uranium car ses propriétés physiques sont très voisines de celles de l’uranium naturel.
La masse volumique élevée () de l’uranium appauvri et son coût relativement peu élevé le font préférer aux autres métaux de densité voisine (osmium ; iridium ; platine ; rhénium ; or, ; tungstène ) pour certaines applications, malgré sa toxicité.
Il est également pyrophorique, c'est-à-dire pouvant, sous forme finement divisée, s'enflammer spontanément aux températures ambiantes.
Parmi ses principales applications, l'uranium appauvri est utilisé comme lest pour quilles de bateaux de compétition, dans les blindages (pour les chars Abrams notamment) et comme composant de projectiles d'armes de guerre. Autrefois, l’uranium appauvri servait de contrepoids dans les parties mobiles de la queue et des ailes d'avions, avant d'être supplanté dans cet usage dans les années 1980 par le tungstène. On en trouve, par exemple, un peu moins de dans les premières versions du Boeing 747..
Utilisation militaire dans la perforation des blindages Premiers essais L’idée d’utiliser l’UA comme un « pénétrateur » remonte à la Seconde Guerre mondiale, lorsqu’Albert Speer, ministre de l’Armement du Reich, l’employa à cause des pénuries de tungstèneAlbert Speer, "Inside the Third Reich", ch.16 : "In the summer of 1943, wolframite imports from Portugal were cut off, which created a critical situation for solid core ammunition. I therefore ordered the use of uranium cores for this type of ammunition. My release of our uranium stock of about twelve hundred metric tonnes showed we had no interest in making an atomic bomb". La densité de l'uranium en fait un bon candidat comme matériau d'un obus flèche utilisé comme munition anti-char. De plus, l'uranium pulvérisé par l'impact présente des caractéristiques pyrophoriques, ce qui ajoute à sa capacité de pénétration une capacité incendiaire faisant généralement exploser sa cible.
Première guerre du Golfe à partir de 1990 Les munitions à l'uranium appauvri ont été utilisées par les États-Unis pendant la première guerre du Golfe, en Irak (1990 — 1991). Entre 320 et 800 tonnes, selon les estimations ont été tirées sur les troupes irakiennes lors de leur retrait du Koweït.
Guerre du Kosovo à partir de 1998 L'OTAN a remis à l'ONU un rapport, fournissant les cartes des lieux des bombardements, précisant avoir utilisé dans la guerre du Kosovo ( — ) des munitions à l'uranium appauvri, principalement lors d'une centaine de missions effectuées par des avions d'attaque au sol A-10 des États-Unis, tirant à l'uranium appauvri..
Guerre d'Irak à partir de 2003 Lors de la guerre d'Irak ( — ), dès les premiers mois de la guerre, les États-Unis ont utilisé des bombes à l'uranium appauvri dans des zones urbaines. Des centaines de tonnes de munitions à l'uranium appauvri ont été larguées.
Liens supposés avec des troubles médicaux nouveaux Un syndrome de la guerre du Golfe puis un syndrome des Balkans ont été imputés aux effets éventuels de l'emploi d'armes à uranium appauvri. Les syndromes invoqués sont variables suivant qu'ils concernent la population (leucémies, malformations congénitales chez les enfants, cancer du sein...) ou les combattants (fatigue chronique, perte de mémoire, capacités respiratoires réduites...). Cette imputation est utilisée de manière polémique pour demander l'interdiction de ce type de munition sur le plan international, arguant notamment que dans la mesure où l'uranium doit être considéré comme un toxique (radiologique ou chimique) son usage doit être considéré comme illégal en regard du droit international... Des demandes d'indemnisation de vétérans s'appuient également sur ces affirmations.