Uranium 238 - Définition

L'uranium 238, noté ²³⁸U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 238 : son noyau atomique compte 92 protons et 146 neutrons avec un spin 0+ pour une masse atomique de 238,0507826 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de 47 303 664 ± 1 980 eV/c² et une énergie de liaison nucléaire de 1 801 694 651 ± 2 006 eV. Son abondance naturelle est de 99,284 %, le reste de l'uranium naturel (0,716 %) étant constitué d'uranium 235 (0,711 %) et d'uranium 234 (0,0058 %).

Un gramme d'uranium 238 présente une radioactivité de 12 320 Bq.
Un kilogramme d'isotope ²³⁸U pur est le siège de 5,51 fissions spontanées par seconde.

Il est faiblement radioactif, et se désintègre en thorium 234 par radioactivité α avec une période radioactive de 1.41×10¹⁷ secondes, soit 4,468 milliards d'années, et une énergie de désintégration de 4,267 MeV. Il connaît également d'autres modes de désintégration :

• 5×10^–3 fissions spontanées pour une désintégration α
• 2×10^–8 doubles désintégrations bêta pour une désintégration α.

L'uranium appauvri est constitué d'uranium 238 quasiment pur, tandis que l'uranium enrichi a une teneur supérieure en uranium 235. L'uranium retraité est également constitué essentiellement d'uranium 238, mais avec une proportion significative d'uranium 236 ainsi que, plus généralement, de tous les isotopes allant de l'uranium 232 à l'uranium 238 hormis l'uranium 237.

L'uranium 238 est un isotope fertile car il donne un isotope fissile — en l'occurrence, le plutonium 239 — par capture d'un neutron puis deux désintégrations β^- successives avec des périodes de 1 407 secondes et 2,356 jours respectivement :

Cette réaction est mise en œuvre dans les centrales nucléaires au plutonium pour en accroître la puissance, ainsi que dans les surgénérateurs, conçus précisément pour générer leur propre combustible nucléaire fissile à partir de matériaux fertiles, l'uranium 235 étant naturellement fort peu abondant.