Neptunium Np

Découverte

Au milieu des années 1930, le groupe d'Enrico Fermi bombarda de l'uranium avec des neutrons et crut avoir créé l'élément 93. L'essentiel de ce qu'ils avaient réellement produit se révéla toutefois être des fragments de fission, un malentendu qui ne fut dissipé qu'avec la reconnaissance de la fission elle-même en 1938.

Le véritable élément 93 fut identifié en 1940 par Edwin McMillan et Philip Abelson au Radiation Laboratory de Berkeley, en Californie. Ils irradièrent de l'uranium avec des neutrons de cyclotron et suivirent une nouvelle activité, de demi-vie d'environ 2,4 jours, issue de la désintégration bêta de l'uranium 239. Sa chimie ne correspondait ni à celle de l'uranium ni à celle d'aucun produit de fission. C'était le neptunium 239, et avec lui le tableau périodique dépassait l'uranium pour la première fois.

McMillan entreprit aussi de chercher l'élément 94, mais il fut appelé à des recherches sur le radar pour l'effort de guerre, et l'équipe de Glenn Seaborg prit le relais. McMillan et Seaborg partagèrent le prix Nobel de chimie 1951 pour leurs travaux sur les éléments transuraniens. Les réacteurs en produisant régulièrement, le neptunium devint plus tard disponible par kilogrammes.

Origine du nom

L'uranium ayant été nommé d'après Uranus, son successeur prit le nom de Neptune, la planète suivante en s'éloignant du Soleil. Neptune est aussi le dieu romain de la mer. Le symbole Np reprend les deux premières lettres. La série planétaire se poursuivit avec le plutonium.

Principales utilisations

• Fabrication du plutonium 238 : l'irradiation du neptunium 237 en réacteur le transforme, via le neptunium 238, en plutonium 238, dont la chaleur de désintégration régulière alimente les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes des engins spatiaux voyageant loin du Soleil.
• Détection des neutrons : le neptunium 237 fissionne sous l'impact de neutrons rapides ; il sert donc dans des détecteurs qui mesurent le flux de neutrons de haute énergie.
• Recherche sur le cycle du combustible : le neptunium est l'un des composants à vie longue des déchets nucléaires, et des chercheurs étudient les moyens de le séparer ou de le « brûler » dans des réacteurs avancés.

Isotopes

Le neptunium n'a aucun isotope stable. Le plus durable, le neptunium 237, a une demi-vie d'environ 2,14 millions d'années, courte à l'échelle géologique ; tout neptunium primordial a donc disparu depuis longtemps, et la chaîne de désintégration qui en part, la série du neptunium, est pratiquement éteinte dans la nature. Le neptunium 239, l'isotope découvert en premier, a une demi-vie d'environ 2,4 jours et se désintègre par émission bêta en plutonium 239, exactement comme les réacteurs produisent le plutonium. D'infimes quantités de neptunium se forment en permanence dans les minerais d'uranium sous l'effet de neutrons naturels.

Dans la vie quotidienne

Le neptunium ne joue aucun rôle dans la vie courante. Presque tout le neptunium présent sur Terre provient des réacteurs et des essais nucléaires atmosphériques du XXe siècle. C'est un émetteur alpha qui peut s'accumuler dans les os et le foie s'il pénètre dans l'organisme ; il n'est donc manipulé que dans des installations spécialisées. Le métal est remarquablement dense, environ 20 grammes par centimètre cube.