Dioxyde d'uranium

Le dioxyde d'uranium est l'oxyde d'uranium de formule UO 2. C'est un solide noir dont la maille cristalline est constituée d'atomes d'uranium en sous-réseau cubique à faces centrées et d'atomes d'oxygène en sous-réseau cubique.


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Composé de l'uranium - Oxyde - Matériau nucléaire - Matériau - Matériau semi-conducteur - Semi-conducteur

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  • bonjour j'ai trouver sur le net du verre fluorescent sur UV, qu'on appel de l'ouraline et qui se compose d'oxyde d'uranium. Pouvez-vous me dire. (source : forums.futura-sciences)
  • ... Nous nous sommes intéressés aux résultats disponibles dans la littérature sur le comportement mécanique du dioxyde d'uranium UO2.... (source : tel.archives-ouvertes)
  • ... L'oxyde d'uranium se vend a 41, 50 dollars Le combustible nucléaire, sous sa forme la plus brute - l'oxyde d'uranium - atteint aujourd'hui... (source : enerzine)
Dioxyde d'uranium
CaF2 polyhedra.png
__ U4+     __ O2-
Structure du dioxyde d'uranium
Général
Nom IUPAC Dioxyde d'uranium
No CAS 1344-57-6
No EINECS 215-700-3
SMILES
InChI
Apparence cristaux noirs à bruns ou poudre noire à brune[1]
Propriétés chimiques
Formule brute O2UUO2
Masse molaire[2] 270, 0277 ± 0, 0006 g·mol-1
O 11, 85 %, U 88, 15 %,
Propriétés physiques
T° fusion 2 865 °C[1]
Solubilité dans l'eau : nulle[1]
Masse volumique 11, 0 g·cm-3[1]
Cristallographie
Structure type fluorite (CaF2) [3]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le dioxyde d'uranium est l'oxyde d'uranium de formule UO2. C'est un solide noir dont la maille cristalline est constituée d'atomes d'uranium en sous-réseau cubique à faces centrées et d'atomes d'oxygène en sous-réseau cubique.

Production et propriétés chimiques

C'est le constituant naturel de la pechblende, qui est le principal minerai d'uranium.

On le prépare industriellement à partir du trioxyde d'uranium UO3 lors des processus d'enrichissement de l'uranium et de traitement des déchets nucléaires :

UO3 + H2 → UO2 + H2O à 450 °C.

Le dioxyde d'uranium a la même structure cristalline que la fluorine CaF2, qui est aussi celle des dioxydes de neptunium et de plutonium.
Il s'oxyde en octaoxyde de triuranium U3O8 par chauffage au contact de l'oxygène de l'air :

3 UO2 + O2U3O8 à 700 °C.

Conductivité thermique

Conductivité thermique du dioxyde d'uranium comparée à celle du zirconium selon la température

L'une des propriétés remarquables du dioxyde d'uranium est sa particulièrement faible conductivité thermique, qui peut génèrer des surchauffes locales au cœur du combustible nucléaire.


Utilisations

Le dioxyde d'uranium est principalement utilisé dans les barres de combustible nucléaire, essentiellement sous forme UO2 ou mélangé au dioxyde de plutonium PuO2 pour donner du combustible MOX.

Il peut aussi être employé comme catalyseur, surtout dans la dégradation des composés organiques volatils en phase gazeuse, l'oxydation du méthane en méthanol et la désulfuration des pétroles. Dans cet usage, il se montre plus efficace et plus stable que les catalyseurs du marché employés dans le retraitement des COV, tels que les métaux précieux, le rutile TiO2 et l'oxyde de cobalt (II, III) CoO•Co2O3.

À partir d'uranium appauvri, il est parfois utilisé à des fins de radioprotection, surtout en entrant dans la composition de bétons où il sert de grave.

Le dioxyde d'uranium est un matériau semiconducteur aux propriétés spécifiquement intéressantes[4] :

Les propriétés électriques du dioxyde d'uranium sont particulièrement sensibles à sa stœchiométrie. Ainsi, la conductivité électrique du UO1, 994 est inférieure de plusieurs ordres de grandeur à celle du UO2, 001. Ceci, avec la difficulté à maîtriser le dopage de ce matériau, forme un obstacle au développement du dioxyde d'uranium comme matériau semiconducteur.

Notes et références

  1. DIOXYDE D'URANIUM, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée selon Atomic weights of the elements 2007 sur www. chem. qmul. ac. uk
  3. (en) Bodie E. Douglas, Shih-Ming Ho, Structure and Chemistry of Crystalline Solids, Springer Science + Business Media, Inc., Pittsburgh, PA, USA, 2006, 346 p. (ISBN 0-387-26147-8)  
  4. [pdf] Semiconductive Properties of Uranium Oxides

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2010.
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