Une découverte que personne n’attendait
En décembre 1938, Otto Hahn et Fritz Strassmann bombardent de l’uranium avec des neutrons à Berlin et trouvent du baryum dans le résidu. Le baryum a 56 protons ; l’uranium en a 92. Rien dans la physique de l’époque n’autorise un noyau à en perdre autant.
Hahn écrit à Lise Meitner, sa collaboratrice depuis trente ans, réfugiée en Suède depuis l’été pour échapper aux lois raciales nazies. À Noël, marchant dans la neige à Kungälv avec son neveu Otto Frisch, elle comprend : le noyau s’est scindé en deux, et la masse manquante est devenue énergie.
Meitner et Frisch publient l’interprétation en janvier 1939 et lui donnent un nom emprunté à la biologie — la fission.
⚠️ Hahn reçoit le prix Nobel de chimie en 1944. Seul. Meitner, qui avait fourni l’explication, en est écartée. L’omission est aujourd’hui considérée comme l’une des pires de l’histoire du comité.
Le nombre qui décide de tout
L’uranium naturel est composé à 99,27 % d’uranium 238 et à 0,72 % d’uranium 235. Seuls ces 0,72 % fissionnent avec des neutrons lents.
Cette fraction est trop faible pour entretenir une réaction en chaîne dans la plupart des configurations, si bien que presque tout ce qu’on construit autour de l’uranium sert à la modifier. Un réacteur à eau légère demande 3 à 5 %. Une arme demande plus de 90 %.
Concentrer cette fraction revient à séparer deux atomes chimiquement identiques. Ils forment les mêmes composés, se dissolvent pareil, réagissent pareil. La seule prise est la masse : 235 contre 238, une différence de 1,3 %.
Le projet Manhattan a essayé quatre méthodes de front, faute de savoir laquelle marcherait : diffusion gazeuse, séparation électromagnétique, diffusion thermique, centrifugation. Les trois premières ont contribué à Little Boy.
⚠️ La centrifugation a fini par l’emporter et c’est ce qu’emploie tout programme d’enrichissement aujourd’hui. Une cascade moderne fait tourner des milliers de machines à des dizaines de milliers de tours par minute, chacune déplaçant l’équilibre d’une fraction de pour cent.
Le choix français de s’en passer
La France a construit son premier programme sur une décision inverse : éviter l’enrichissement.
Les réacteurs UNGG — uranium naturel, graphite, gaz — fonctionnaient à l’uranium non enrichi, modéré au graphite et refroidi au gaz carbonique. Marcoule, puis Chinon, Saint-Laurent et Bugey.
⚠️ L’intérêt était l’indépendance : pas besoin d’usine d’enrichissement, donc pas besoin des États-Unis. L’inconvénient était que ces réacteurs produisaient naturellement du plutonium, ce qui n’était pas un hasard pour un pays qui voulait l’arme.
La filière a été abandonnée dans les années 1970 au profit des réacteurs à eau pressurisée sous licence américaine, qui exigent de l’uranium enrichi — d’où l’usine Eurodif de Pierrelatte, puis Georges-Besse II.
Le passage de l’un à l’autre reste l’une des décisions industrielles les plus discutées de l’histoire énergétique française.
Pourquoi l’enrichissement est un problème diplomatique
La même cascade produit du combustible de réacteur et de la matière militaire. Seule la durée de fonctionnement change.
C’est la difficulté au cœur de toute négociation sur un programme nucléaire. Un pays qui enrichit à 5 % fait ce que font cent autres pays. La machinerie pour atteindre 90 % est celle qu’il possède déjà.
⚠️ L’AIEA retient 20 % comme seuil de l’uranium hautement enrichi, non parce qu’une arme à 20 % serait commode, mais parce que le travail de séparation entre 0,72 % et 20 % représente l’essentiel de l’effort. Au-delà, l’étape restante est courte.
Les régimes d’inspection comptent donc les centrifugeuses et mesurent les flux de matière, plutôt que d’essayer de juger des intentions.
Oklo, le réacteur qui a fonctionné seul
L’uranium 235 se désintègre plus vite que l’uranium 238 — 704 millions d’années contre 4 468 millions. Sa proportion était donc plus élevée dans le passé.
Il y a environ 1 700 millions d’années, elle avoisinait 3 %, exactement le taux auquel on enrichit aujourd’hui. À Oklo, au Gabon, de l’eau souterraine s’est infiltrée dans un gisement exceptionnellement riche et a joué le rôle de modérateur. Une réaction en chaîne s’est amorcée d’elle-même.
Elle a fonctionné par intermittence pendant des centaines de milliers d’années, évaporant son propre modérateur puis redémarrant au retour de l’eau, par cycles d’environ trois heures.
⚠️ On l’a découverte en 1972 parce qu’un échantillon analysé au Commissariat à l’énergie atomique titrait 0,717 % au lieu de 0,720 %. Le manque était de l’uranium déjà brûlé, deux milliards d’années avant que quiconque songe à le brûler.