Après l'âge du charbon et celui du pétrole, les sociétés modernes sont-elles entrées dans l'âge de l'uranium ? A peine le mot est-il lâché que se profilent problèmes et polémiques : course aux minerais, extraction et traitement dommageable pour l'environnement, dangers du nucléaire, stockage non résolu des déchets, risques de la dissémination de l'arme nucléaire. Le catalogue vire à la perspective apocalyptique.

           Et si on commençait, modestement, à savoir de quoi on parle...

           Définir l’Uranium est un défi d'autant plus difficile à relever que cet élément ne se trouve pas à l’état natif dans la nature. Contrairement à l’Or, le Cuivre ou l’Argent, l’Uranium ne se rencontre que combiné à d’autres éléments et notamment l’oxygène, l’azote, le soufre ou le carbone. Cette particularité explique, entre autres, pourquoi l’élément Uranium n’a été découvert qu’en 1789 par un pharmacien chimiste, allemand, Martin Klaproth, lors d’expériences à partir des déchets de la mine d’argent de St Joachimsthal, dans le massif de Bohême*. A la manière des alchimistes, à défaut de transformer le plomb en or, il réussit à isoler un minéral jaune qu’il qualifia de « nouvel élément que je vois comme une étrange sorte de demi-métal ». Sa découverte venant quelques années après celle de la planète Uranus, il nomma cet élément l’Uranium.

           L’Uranium est l’élément le plus « lourd » sur terre, avec ses 92 protons, et a la particularité d’émettre plusieurs types de rayonnements, dont des rayons gamma, à la faveur de processus de fission spontanée. Cette radioactivité naturelle fait qu’avec le temps, l’Uranium parent se désintègre en éléments fils. En bout de chaîne, après plus de 4 milliards d’années, l’Uranium se transforme en plomb… Cette radioactivité naturelle, qui n’est pas propre à l’Uranium a été découverte par Becquerel en 1896 à partir de l’impression permanente laissée par des sels d’uranium sur une plaque photographique (1). Deux physiciens, Pierre et Marie Curie, s’adressèrent à l’académie d’Autriche et reçurent en 1898 une tonne de pechblende, ces déchets sans valeur de la mine de St Joachimsthal. A force d’expérimentation, ils arrivèrent à identifier l’un des descendants de l’Uranium comme source de radiation maximale : le radium. Ils inventèrent ainsi la notion de radioactivité ce qui leur valut le prix Nobel en 1903.

           Les propriétés curatives du radium pour le cancer furent alors à l’ origine d’une mode « radioactive » qui vantait les propriétés des eaux radioactives et les propriétaires des déchets de la mine de St Joachimsthal ouvrirent un spa… alors que Pierre souffrait déjà de la contamination contractée au contact prolongé et sans protection avec ce minerai radioactif, et s’interrogeait lors de son discours à Stockholm le 6 juin 1905 : « si c’est à l’avantage de l’humanité de connaître les secrets de la nature, si elle est assez mature pour les utiliser, ou si cette connaissance ne lui sera pas nuisible » (2).

            Pendant les années qui vont suivre la découverte de la radioactivité naturelle, les recherches se succèdent en chaîne et révolutionnent la connaissance de la structure de la matière. La notion d’atome, introduite en Grèce par Démocrite, au 4ème siècle avant JC, qui décrivait la brique élémentaire de la matière comme un objet indivisible, vibratoire et en mouvement, fut ainsi revisitée par Ernest Rutherford, James Chadwick, Frédéric Joliot, Enrico Fermi, Niels Bohr et tant d’autres équipes. Il faut attendre 1935 pour qu’Arthur J. Dempster conçoive le premier spectromètre de masse et montre que l’uranium est composé de deux isotopes, U238 et U235 dont le noyau comprend respectivement 146 et 143 neutrons en plus des 92 protons. U235 est un isotope fissile qui a la capacité de se désintégrer spontanément dans une réaction en chaîne en libérant de l’énergie. Si au début de l’histoire de la terre, il y a plus de 4 milliards d’années, les atomes d’Uranium étaient composés d’environ 60% U235 et de 40% U238, la proportion est aujourd’hui de 0.72% U235 pour 99.28 U238. L’U235 manquant s’est désintégré en libérant une énergie qui a maintenu le noyau et le manteau de la Terre en fusion et a permis à la Terre de rester un astre vivant...

           Le pressentiment de Pierre Curie se révèle d’une actualité brûlante au début des années 40. La dissémination de la connaissance de ces phénomènes de fission et de libération d’énergie donne à des scientifiques, mais aussi à des écrivains de science-fiction, l’idée de construire une arme de destruction massive. Une course commence alors pour maîtriser le phénomène de réaction en chaîne et trouver les stocks de matière première nécessaire à la construction de la première bombe atomique (3). Mené dans le plus grand secret, le projet Manhattan aboutira le juillet 1944 à l’explosion de la bombe atomique sur la ville d’Hiroshima. L’utilisation de cette énergie pour la production d’électricité viendra dans les années 50, à l’initiative du président Einsenhower qui proposa le 8 décembre 1953 le programme « L’atome pour la paix » (4). Le premier réacteur nucléaire de Shippingport verra ainsi le jour aux USA en 1957.

           Il y aurait encore beaucoup à dire sur l'Uranium dont on retrouve l’empreinte à chaque grand changement dans l’Histoire de la Terre. Imaginons ainsi que nous sommes près de Franceville au Gabon, il y a 2 milliards d’années : nous pouvons commencer à respirer car l’atmosphère est devenue riche en oxygène, nous vivons parmi les premiers organismes apparus à la surface de la terre qui barbotent dans une mare d’eau saumâtre (5) et nous marchons sur un sol anormalement chaud au milieu de fumerolles radioactives. Nous sommes alors témoins du fonctionnement d’un réacteur nucléaire naturel à quelques centaines de mètres sous nos pieds, un phénomène unique a la surface de la Terre, découvert en 1972 à l’occasion de l’exploitation du gisement d’uranium d’Oklo (6)...

            L’uranium a ainsi marqué l’Histoire du 20e siècle et a soulevé autant d’angoisse que d’espoir pour l’espèce humaine. : il est aussi au cœur de l'effort de la science pour décrire la structure de la matière et approfondir la connaissance de l'histoire de la Terre. Comme l’homme a découvert le feu, les outils, la roue et les métaux, il se devait un jour de découvrir l’Uranium et ses propriétés. Cela a pris un peu de temps car découvrir l’Uranium n’était pas une chose simple ! La nature lui a fait des clins d’œil qui l’ont amené à se découvrir. Comme l’homme sait utiliser ses découvertes pour son bien-être mais aussi pour générer le mal-être, il doit apprendre à vivre avec l’Uranium qu’il vient juste de découvrir. Pour cela, observer la terre, comprendre son histoire et les phénomènes qui l’ont créée, dit autrement comprendre le monde que l’on habite, devrait nous aider à accepter l’idée de vivre avec un élément sans lequel la vie sur terre n’aurait probablement pas pu se développer.

 

Patrick Ledru, ingénieur-géologue

 

*Le début de l’histoire est digne du « Seigneur des Anneaux ». Depuis la fin du 15ème siècle, les mineurs de Bohême, de la province de Krusne Hory (les Montagnes Cruelles) exploitaient l’argent du gisement de Saint Joachimsthal. Les pièces d’argent confectionnées à partir de ce gisement d’argent étaient très lourdes et prirent rapidement une valeur d’étalon de la France à l’Angleterre, nommé Joachimsthaler, qui fut raccourci à Thaler et qui anglicisé donna naissance au « dollar ». Les mineurs extrayaient l’argent d’une pierre noire très dense dont ils avaient nommé la partie stérile, dépourvue d’argent, de « pierre mauvaise chance », Pechblende en allemand. Cette pierre sans valeur s’est entassée au fil des siècles parmi les déchets rocheux de la mine. En prenant curieusement à l’air des couleurs d’altération jaune et verte…

 

Bibliographie

(1) Pour l’histoire récente de la découverte de la radioactivité, se référer à l’excellente description détaillée du site http://www.culturediff.org/radioactivite1.htm

(2) Le discours de Pierre Curie, prononcé à Stockholm le juin 1905 peut être téléchargé sur le site des prix Nobel http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1903/pierre-curie-lecture.pdf

Le dernier paragraphe dit : “It can even be thought that radium could become very dangerous in criminal hands, and here the question can be raised whether mankind benefits from knowing the secrets of Nature, whether it is ready to profit from it or whether this knowledge will not be harmful for it. The example of the discoveries of Nobel is characteristic, as powerful explosives have enabled man to do wonderful work. They are also a terrible means of destruction in the hands of great criminals who are leading the peoples towards war. I am one of those who believe with Nobel that mankind will derive more good than harm from the new discoveries.”

(3) Cette course contre la montre est décrite précisément dans le livre de Tom Zoellner, 2009, Uranium : war, energy, and the rock that shaped the world. Penguin books, 354p.

(4) http://web.archive.org/web/20070524054513/http://www.eisenhower.archives.gov/atoms.htm

(5) Abderrazak El Albani et al., 2010. Large colonial organisms with coordinated growth in oxygenated environments 2.1 Gyr ago. Nature, Vol 466, 1 July 2010, doi:10.1038/nature09166.

(6) Francois Gauthier-Lafaye, Francis Weber, 2003. Natural nuclear fission reactors: time constraints for occurrence, and their relation to uranium and manganese deposits and to the evolution of the atmosphere. Precambrian Research, 120, 81-100.