Actinides

La nouvelle ligne de Seaborg

Jusqu’aux années 1940, le thorium, le protactinium et l’uranium étaient placés dans le corps principal du tableau périodique, sous le hafnium, le tantale et le tungstène. Lorsque l’équipe de Glenn Seaborg produisit l’américium et le curium et constata qu’ils se comportaient comme des terres rares, il proposa que les éléments les plus lourds forment une seconde série sous les lanthanides. Ses collègues l’avertirent que cette idée nuirait à sa carrière. Elle se révéla juste et guida la découverte de tous les actinides qui suivirent.

Fabriqués, pas trouvés

Seuls l’actinium, le thorium, le protactinium et l’uranium existent en quantités notables dans la nature, avec des traces de neptunium et de plutonium. Tous les éléments à partir de l’américium ont d’abord été produits artificiellement, dans des réacteurs nucléaires, des cyclotrons ou, pour l’einsteinium et le fermium, dans les débris d’un essai de bombe à hydrogène.

Plus on avance dans la série, plus ils sont difficiles à produire et plus vite ils se désintègrent. Le plutonium se fabrique à la tonne, le californium au rythme de quelques grammes par an dans le monde, et les actinides les plus lourds, du fermium au lawrencium, jamais plus de quelques atomes à la fois.

Tous les actinides sont radioactifs

Aucun actinide ne possède d’isotope stable. Le thorium 232 et l’uranium 238 se désintègrent si lentement, sur des milliards d’années, qu’une grande partie de ce qui s’est formé avec la Terre est toujours là. Leur désintégration chauffe l’intérieur de la Terre et produit la majeure partie de l’hélium que nous extrayons du sous-sol.

D’autres ont une vie si brève que leurs propriétés ne sont connues que par la théorie. La manipulation des actinides les plus radioactifs exige des boîtes à gants, des télémanipulateurs et des blindages.

Énergie, armes et détecteurs de fumée

Les propriétés nucléaires qui rendent les actinides utiles rendent aussi leurs déchets difficiles à gérer. Le combustible usé reste dangereux pendant des milliers d’années, et des pays comme la Finlande construisent des stockages géologiques profonds pour l’isoler.

• Uranium : combustible des centrales nucléaires, qui fournissent environ un dixième de l’électricité mondiale
• Plutonium : armes nucléaires, combustible de réacteur, et générateurs au plutonium 238 des sondes spatiales comme Voyager
• Américium : la source d’ionisation de la plupart des détecteurs de fumée domestiques
• Californium : sources de neutrons portables pour démarrer des réacteurs et analyser des matériaux
• Thorium : un possible combustible nucléaire d’avenir, plus abondant que l’uranium