L’eau lourde est chère : elle se négocie à plusieurs milliers d’euros le litre. Le Canada caracole en tête de la production d’eau lourde, suivi par l’Inde, l’Argentine et la Norvège. De fait, toutes les nations qui développent les armes nucléaires en produisent plus ou moins. Distillation, électrolyse ou échange isotopique sont les méthodes les plus répandues.
La distillation exploite les différences de masse entre l’hydrogène et son isotope lourd, le deutérium. L’eau lourde étant moins volatile que l’eau légère (elle bout à 101,4 C), le chimiste américain Harold Urey, futur Prix Nobel, fait évaporer de grandes quantités d’eau et obtient ainsi, en 1932, un résidu contenant de l’hydrogène lourd, qu’il identifie par spectroscopie.
Les réactions chimiques auxquelles participe l’eau lourde étant plus lentes que dans le cas de l’eau légère, on peut aussi procéder par électrolyse. L’eau légère réagit préférentiellement aux électrodes pour libérer de l’hydrogène et de l’oxygène et le bain réactionnel s’enrichit progressivement en eau lourde. En réitérant l’opération, Gilbert Newton Lewis et Mac Donald réussissent à fabriquer de petites quantités d’eau lourde pure en 1933.
En 1934, on en était encore au stade artisanal, quand Norsk Hydro construisit la première installation commerciale à Vemork en Norvège, pays riche en hydroélectricité. L’usine, qui produisait douze tonnes par an, se montrait particulièrement gourmande en énergie : 100 kWh en effet s’avéraient nécessaires pour obtenir un gramme d’eau lourde. Pendant la Seconde Guerre mondiale, les Alliés décidèrent de saboter l’usine occupée par l’Allemagne, désireuse de s’assurer le concours du précieux liquide pour gagner la course à la bombe atomique et développer les armes nucléaires.
La bataille de l’eau lourde, riche en péripéties, devait coûter la vie à nombre de personnes. L’épisode final du lacTinnsjo, dans lequel des partisans norvégiens coulèrent le bac destiné à convoyer l’eau lourde vers l’Allemagne, a servi de toile de fond au film d’Anthony Mann : les Héros de Télémark.
Par la suite, les procédés d’échange isotopique (ammoniac-hydrogène ou eau- sulfure d’hydrogène) qui exploitaient les différences d’affinités de l’hydrogène léger et du deutérium pour différents composés, devaient
des industriels et occuper le devant de la scène. Au Canada, ce fut le procédé au sulfure d’hydrogène de Girdler, peu écologique car libérant de grandes quantités de ce gaz à odeur d’œufs pourris. Au-delà d’une centaine de degrés, le deutérium contenu dans l’eau a plus d’affinités pour le sulfure d’hydrogène et va s’y fixer. Le sulfure d’hydrogène enrichi en deutérium passe ensuite dans une tour où se produit l’échange inverse car, à la température de 30 à 40 °C qui règne dans cette partie de l’installation, c’est l’eau qui a le plus d’affinité pour le deutérium. Au bilan, par cascades, l’eau s’enrichit jusqu’à 30 % avant qu’une unité de distillation ne parachève le travail à 99,75 % (l’utilisation d’eau lourde requiert une pureté minimale de 99 %). Créée en 1979, d’une capacité annuelle de 700 tonnes, l’usine d’eau lourde de Bruce, dans l’Ontario au Canada, était la plus grande du monde. Fermée en 1997, elle a été progressivement démantelée et le site dépollué.
La France possède des stocks d’eau lourde, à Saclay et à Cadarache, importée de Norvège et des États-Unis avant 1967. Un pilote industriel a fonctionné à Toulouse pendant un an environ, de même qu’une usine à Mazingarbe dans le Nord, entre 1967 et 1972.
La distillation exploite les différences de masse entre l’hydrogène et son isotope lourd, le deutérium. L’eau lourde étant moins volatile que l’eau légère (elle bout à 101,4 C), le chimiste américain Harold Urey, futur Prix Nobel, fait évaporer de grandes quantités d’eau et obtient ainsi, en 1932, un résidu contenant de l’hydrogène lourd, qu’il identifie par spectroscopie.
Les réactions chimiques auxquelles participe l’eau lourde étant plus lentes que dans le cas de l’eau légère, on peut aussi procéder par électrolyse. L’eau légère réagit préférentiellement aux électrodes pour libérer de l’hydrogène et de l’oxygène et le bain réactionnel s’enrichit progressivement en eau lourde. En réitérant l’opération, Gilbert Newton Lewis et Mac Donald réussissent à fabriquer de petites quantités d’eau lourde pure en 1933.
En 1934, on en était encore au stade artisanal, quand Norsk Hydro construisit la première installation commerciale à Vemork en Norvège, pays riche en hydroélectricité. L’usine, qui produisait douze tonnes par an, se montrait particulièrement gourmande en énergie : 100 kWh en effet s’avéraient nécessaires pour obtenir un gramme d’eau lourde. Pendant la Seconde Guerre mondiale, les Alliés décidèrent de saboter l’usine occupée par l’Allemagne, désireuse de s’assurer le concours du précieux liquide pour gagner la course à la bombe atomique et développer les armes nucléaires.
La bataille de l’eau lourde, riche en péripéties, devait coûter la vie à nombre de personnes. L’épisode final du lacTinnsjo, dans lequel des partisans norvégiens coulèrent le bac destiné à convoyer l’eau lourde vers l’Allemagne, a servi de toile de fond au film d’Anthony Mann : les Héros de Télémark.
Par la suite, les procédés d’échange isotopique (ammoniac-hydrogène ou eau- sulfure d’hydrogène) qui exploitaient les différences d’affinités de l’hydrogène léger et du deutérium pour différents composés, devaient
des industriels et occuper le devant de la scène. Au Canada, ce fut le procédé au sulfure d’hydrogène de Girdler, peu écologique car libérant de grandes quantités de ce gaz à odeur d’œufs pourris. Au-delà d’une centaine de degrés, le deutérium contenu dans l’eau a plus d’affinités pour le sulfure d’hydrogène et va s’y fixer. Le sulfure d’hydrogène enrichi en deutérium passe ensuite dans une tour où se produit l’échange inverse car, à la température de 30 à 40 °C qui règne dans cette partie de l’installation, c’est l’eau qui a le plus d’affinité pour le deutérium. Au bilan, par cascades, l’eau s’enrichit jusqu’à 30 % avant qu’une unité de distillation ne parachève le travail à 99,75 % (l’utilisation d’eau lourde requiert une pureté minimale de 99 %). Créée en 1979, d’une capacité annuelle de 700 tonnes, l’usine d’eau lourde de Bruce, dans l’Ontario au Canada, était la plus grande du monde. Fermée en 1997, elle a été progressivement démantelée et le site dépollué.
La France possède des stocks d’eau lourde, à Saclay et à Cadarache, importée de Norvège et des États-Unis avant 1967. Un pilote industriel a fonctionné à Toulouse pendant un an environ, de même qu’une usine à Mazingarbe dans le Nord, entre 1967 et 1972.
