Les actinides
Lise Meitner, qui découvrit sans être citée la fission de l'uranium.
On va se rafraichir sur la radioactivité, cette funeste mais excitante stimulation maudite par certains alors qu'on devrait l'adorer, la lumière verte qui lui est associée étant gage de son avenir nécessaire à la survie de l'humanité.
Les bases
La matière est faite d'atomes qui ont autant d'électrons que de protons dans leur noyau, ce nombre étant le numéro atomique, facteur de classification dans la table des éléments de Mendeleiev. On rappelle que toutes les propriétés chimiques des atomes sont électroniques, comme l'internet...
Un noyau atomique contient également des neutrons, souvent en grand nombre, neutres chimiquement, mais dont le nombre varie suivant l'isotope de l'élément. Un élément est décrit par son nombre de masse, ou nombre total de nucléons et son numéro atomique, ou nombre de protons.
On a 118 élements de 1(1) H à 294(118) Og, l'Oganesson (synthétisé en 2002).
L'Uranium est noté 238(92) U. L'isotope est désigné par le nombre de masse.
Le carbone, de numéro atomique 6, a 3 isotopes 12, 13 et 14. Le carbone 14 étant bien connu pour se transmuter en Azote par émission d'un électron et transformation d'un neutron en proton ! 14(6)C -> 14(7)N + e (On oubliera ici le neutrino produit en plus, sa masse étant mal connue).
Chaque "période" du tableau correspond à une couche électronique supplémentaire, qui rend les éléments de chaque période comparables chimiquement. En fait, le tableau fut mis à jour par Théodore Seaborg en 1944, par l'introduction d'une ligne cachée, celle des actinides (numéro atomique 89 à 103). L'autre ligne cachée est celle des lanthanides (les terres rares, de numéros atomiques de 57 à 71).
On a aussi les superactinides, de 121 à 153...
Les radioactivités
La radioactivité béta (la plus connue, l'électronique) modifie à un rythme connu la quantité de carbone 14 dans le carbone en général, dont la quantité résiduelle permet de dater des échantillons en contenant... Le carbone 14 est produit à partir de l'Azote dans la haute atmosphère, et un organisme mort cesse d'interagir avec l'atmosphère, diminuant ainsi sa quantité (faible au demeurant) de carbone 14.
La radioactivité alpha (la moins nocive) consiste en l'émission d'un noyau d'Hélium 4(2) He, qu'une feuille de papier peut absorber.
L'uranium
L'uranium a 3 isotopes dont le 235 qui est très peu présent sur terre (0,71%), l'isotope 238 étant majoritaire.
Tous ses isotopes sont radioactifs alpha de longue période et avec le thorium et le potassium, l'uranium, très présent, contribue à maintenir en température le manteau (entre croute et noyau) terrestre.
L'U235 est fissile (tout comme l'U233), c'est-à-dire que bombardé par des neutrons, il se casse en plusieurs autres noyaux, puis émet de l'énergie et aussi d'autres neutrons lors d'une réaction nucléaire, l'uranium produisant la seule qui puisse se produire naturellement. On a ainsi découvert des réacteurs nucléaires naturels au Gabon (1).
L'U238, et aussi le Thorium 232 Th, sont "fertiles", c'est-à-dire deviennent fissiles après bombardement par un neutron. L'U238 par exemple, se transforme en plutonium 239 Pu fissile. On se retrouve donc avec une réaction nucléaire qui produit du carburant fissile supplémentaire: on aboutit alors à la surgénération, lorsque la quantité de produits fissiles augmente au court de la réaction.
On a deux sortes de neutrons incidents: les lents (qui activent les noyaux fissiles) et les rapides (pour les noyaux "fissibles"). La fission se produit surtout avec des neutrons lents (dit "thermiques") et il faut donc les ralentir, par exemple avec de l'eau "lourde", ou du graphite. Pour ralentir la réaction, on cherche plutôt à absorber les neutrons, avec du bore, du cadmium etc. Les réacteurs à neutrons rapides n'ont pas besoin de cette modération.
Le rendement
L'uranium 235 est environ 10 000 fois plus énergétique que le pétrole pour la même masse. C'est aussi vrai pour tous les autres combustibles comparables.
1 g d'uranium = 160 KWh
Production d'électricité France 2020: 500 TWh = 3 tonnes d'uranium.
Les filières
Il y a d'innombrables moyens d'organiser la production d'énergie nucléaire.
Tout dépend des combustibles, d'abord, à base d'uranium 238 enrichi (en uranium 235) ou autres.
Le MOX carburant nucléaire utilisé en France est un mélange de Plutonium 239 et d'uranium appauvri. Son utilisation serait économiquement désavantageuse, mais s'insère bien dans une filière de traitement de déchets permettant de récupérer et de transformer à nouveau en combustible les déchets produits par une centrale nucléaire.
Cette question des déchets et de leur gestion est centrale.
Le plutonium 239(94)Pu est beaucoup plus radioactif que l'uranium, il composait la bombe de Nagasaki, tandis que celle d'Hiroshima était faite d'uranium enrichi.
Bon la surgénération, un objectif en soi (mais putain pourquoi on n'a pas fermé leurs gueules à ces salopards d'écolos) a deux filières fissile/fertile : 238U/239Pu (la France a un stock de 300 000 tonnes d'Uranium, de quoi tenir mille ans) d'une part et 232Th/233U, la filière thorium (qui pourrait avantager l'Inde) d'autre part.
EPR
European Pressurized Reactor
Le réacteur Franco Allemand dont le cout est passé de 3 à 19 Milliards d'Euro à Flamanville. Réacteur de 1650 MW, il est gros et stratégique et les écolos veulent le tuer. Il a permis de ruiner la filière nucléaire française, et de consacrer entièrement le savoir technique sur le nucléaire à évaluer et mettre en avant les risques d'accidents de manière à retarder sa mise en service.
Pour faire le malin, Emmanuel Macron propose d'investir 1 milliard d'Euro dans les SMR (Small Modular Reactor) quelques mois avant l'élection, avant de parachever le désastre de la soumission à l'abandon allemand du nucléaire: arrêt d'Astrid, arrêt de Fessenheim, promesse 5 ans d'arrêter 12 réacteurs pour faire plaisir à un violeur cynique, l'immonde Hulot qui osa se polluer le zob dans une nièce de Mitterand (je m'égare).
Le SMR est petit mais mignon : 100 MW, voilà qui devrait animer nos radiateurs aussi bien que les éoliennes...
Astrid
Le projet Astrid de réacteur de 4ème génération à neutron rapides refroidis au sodium fut arrêté en 2019 par l'Etat Français dirigé par un certain Emmanuel Macron (que son nom soit maudit). 5 Milliards d'Euros que cela coutait.
Cela tirait partie de l'expérience unique de Phénix et SuperPhénix pendant des dizaines d'années. Poubelle.
L'objectif était d'être à terme complètement indépendant de la fourniture d'uranium, les réactions à neutrons rapides pouvant faire tourner des centrales nucléaires pendant des centaines d'années.
La notion de 4ème génération désigne les réacteurs à neutrons rapides qui fissilisent le 238U en 239Pu directement pour une meilleure utilisation du combustible. Les surrégénérateurs, quoi. On peut les refroidir au gaz, au sodium ou au plomb.
Les déchets
En bout de courses, il y a des déchets. 3 fois rien: des morceaux de différents métaux devenus isotopiquement radioactifs. En gros, pour toutes nos centrales depuis 50 ans, un gros cube de la taille d'une salle à manger qu'on se propose d'enterrer 10 000 ans dans une zone calcaire dont l'activité sismique est prouvée nulle depuis 1 milliard d'années. C'est cela qu'une bande de tarés sentimentaux refusent absolument du fait du principe de précaution. Qu'on les éventre, qu'on leur fasse bouffer leur merde, qu'on les vitrifie dans le merdanium, qu'on les donne aux rats. Arhgh ! La connerie humaine est une réaction en chaine qu'on arrêtera jamais autrement qu'en lui plongeant du graphite dans le coeur.
(1) https://scienceetonnante.com/2014/07/21/un-reacteur-nucleaire-dans-la-nature-2/