Alai

Ben Valsler

Cette semaine, Brian Clegg présente un composé connu pour sa puissance abondante et ses jolis pigments.

Brian Clegg

Lorsqu’on parle de composés d’uranium, il est facile de ne penser qu’au clinquant hexafluorure d’uranium, essentiel pour enrichir l’élément afin d’augmenter la teneur en U-235 pour les réacteurs et les bombes. Cependant, le dioxyde d’uranium, qui joue un rôle tout aussi important dans l’industrie nucléaire, se cache en arrière-plan. C’est une substance que les artistes utilisent depuis le XIXe siècle, sans se rendre compte de ce à quoi ils ont affaire.

Le composé simple UO2, également connu sous le nom d’oxyde d’uranium (IV) et sous le nom à consonance shakespearienne d' »urania », est la source la plus courante d’uranium utilisée dans l’industrie nucléaire. Cette matière cristalline noire est le principal constituant du minerai d’uraninite, souvent encore appelé par son ancien nom de pechblende. Le dioxyde d’uranium est la principale matière première du combustible nucléaire, bien qu’entre l’extraction du minerai et la production des barres de combustible, il soit temporairement transformé en hexafluorure d’uranium, plus volatil, pour être enrichi.

Après que l’uranium enrichi ait retrouvé sa forme de dioxyde d’uranium, il est transformé en pastilles de céramique qui sont ensuite scellées dans les tubes en alliage de zirconium qui constituent les barres de combustible des réacteurs. Beaucoup de ces barres contiennent du dioxyde d’uranium pur, mais il peut aussi se trouver dans un mélange avec du dioxyde de plutonium, connu sous le nom d’oxyde mixte, ou combustible MOX, auquel cas le dioxyde d’uranium peut ne pas nécessiter d’enrichissement.

Il existe d’importants gisements d’oxyde d’uranium en Afrique, en Amérique et en Europe, et dès le XIXe siècle, le dioxyde d’uranium apparaissait dans les glaçures pour poteries et tuiles. Avec différents mélanges et températures de cuisson, il est possible d’obtenir des noirs et des verts, mais le dioxyde d’uranium était surtout utilisé pour les couleurs fortes dans les oranges, les rouges et les bruns. Au départ, le dioxyde d’uranium était un colorant de glaçure intéressant mais relativement peu utilisé, mais ce qui a vraiment fait monter sa popularité est un effet secondaire du travail de Marie Curie et de ses successeurs.

Curie avait découvert le radium, ainsi que le polonium, dans la pechblende obtenue dans la région de Joachimsthal, riche en minéraux, à la frontière germano-tchèque. Pour obtenir du radium, d’abord à des fins expérimentales et pour des applications médicales, puis pour toute une gamme de produits lumineux risqués, de grandes quantités de minerai étaient raffinées pour produire une quantité minuscule de l’élément radioactif – plusieurs tonnes d’uraninite étaient nécessaires pour produire un seul gramme de radium. Cela signifie que beaucoup de minerai d’uranium, principalement du dioxyde d’uranium, était disponible comme sous-produit bon marché, et donc à partir des années 1920, l’utilisation de glaçures à base de dioxyde d’uranium a grimpé en flèche.

Le résultat a été la propagation de produits qui non seulement avaient l’air frappant, mais étaient faiblement radioactifs. Selon certaines estimations, le pourcentage de carreaux et de produits similaires des années 20 et 30 qui sont radioactifs est supérieur à 20 %. Bien qu’au moins un physicien de la santé considère que les carreaux émaillés à l’oxyde d’uranium présentent un risque pour la santé, le sentiment général est que les niveaux de rayonnement sont tels que l’exposition ne constitue pas un risque significatif, à moins que le matériau ne soit maintenu en contact à long terme, ou qu’il ne s’infiltre dans les aliments ou les boissons. C’est également le cas de l’application la plus célèbre de la glaçure au dioxyde d’uranium, la poterie américaine rouge-orange audacieuse connue sous le nom de Fiestaware.

L’entreprise à l’origine de Fiestaware, Homer Laughlin, était une grande utilisatrice de dioxyde d’uranium, mais a dû abandonner la glaçure pendant la Seconde Guerre mondiale lorsque ses stocks d’oxyde ont été pris par le gouvernement pour le projet Manhattan. Après la guerre, l’entreprise a pu reprendre l’utilisation du dioxyde d’uranium, en travaillant avec l’uranium appauvri qui restait après avoir été enrichi pour être utilisé dans les réacteurs et les bombes. Bien que les fabricants aient abandonné leur glaçure frappante à l’oxyde d’uranium dans les années 1960, il y a encore beaucoup de Fiestaware plus anciens, qui sont devenus des objets de collection, en circulation.

L’utilisation artistique la plus spectaculaire de l’oxyde est dans les matériaux transparents. Bien que moins courant que dans les tuiles et les poteries, le dioxyde d’uranium a également été utilisé pour colorer le verre à partir du XIXe siècle. Nous savons qu’il a été utilisé au moins aussi loin que les années 1830, puisqu’une paire de chandeliers en verre coloré au dioxyde d’uranium a été présentée à la reine Victoria en 1836. Parfois appelé « verre de vaseline » en raison de la coloration similaire de la vaseline, le verre coloré au dioxyde d’uranium a une forte teinte jaune-vert qui est plus spectaculaire à la lumière ultraviolette, où il brille d’un vert ostensible.

Particulièrement depuis Fukushima, les réacteurs nucléaires sont controversés, malgré leurs crédences favorables au réchauffement climatique et à faible émission. Mais pour le meilleur ou pour le pire, le dioxyde d’uranium a continué à jouer un rôle dans l’industrie de la production d’énergie, tout en n’oubliant jamais tout à fait son succès éclatant dans les arts.

Ben Valsler

Brian Clegg sur le succès éclatant du dioxyde d’uranium. La semaine prochaine, manger des toasts brûlés est-il mauvais pour la santé ?

Martha Henriques

Avec les données disponibles actuellement, il est beaucoup trop simple d’affirmer que l’acrylamide contenu dans les toasts brûlés donne le cancer. En 2002, un groupe de chercheurs suédois a mesuré les niveaux d’acrylamide dans les aliments et a suscité beaucoup d’inquiétude quant aux risques liés à l’ingestion de ce composé par voie alimentaire. Depuis lors, la littérature sur l’acrylamide s’est considérablement développée, avec des conclusions mitigées.

Ben Valsler