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L’uranium est l'élément chimique de numéro atomique 92, de symbole U. Il fait partie de la famille des actinides. L'uranium est le naturel le plus abondant dans la croûte terrestre, son abondance est supérieure à celle de l'argent, comparable à celle du molybdène ou de l'arsenic, mais quatre fois inférieure à celle du thorium. Il se trouve partout à l'état de traces, y compris dans l'eau de mer. C'est un métal lourd radioactif (émetteur alpha) de période très longue ( d'années pour l' et pour l'). Sa radioactivité, additionnée à celle de ses descendants dans sa chaîne de désintégration, développe une puissance de par tonne d'uranium, ce qui en fait, avec le thorium 232 (quatre fois plus abondant, mais trois fois moins radioactif) et le potassium 40, la principale source de chaleur qui tend à maintenir les hautes températures du manteau terrestre, en ralentissant de beaucoup son refroidissement. L'isotope U est le seul isotope fissile naturel. Sa fission libère une énergie voisine de par atome fissionné dont d'énergie non récupérable, communiquée aux neutrinos produits lors de la fission. L'énergie récupérable est plus d'un million de fois supérieure à celle des combustibles fossiles pour une masse équivalente. De ce fait, l'uranium est devenu la principale matière première utilisée par l'industrie nucléaire. La production mondiale d'uranium s'est élevée à en 2019, réparties pour l'essentiel entre le Kazakhstan (41,7 %), le Canada (12,7 %), l'Australie (12,1 %), la Namibie (10 %), l'Ouzbékistan (6,4 %), le Niger (5,4 %), la Russie (5,3 %) et la Chine (3,4 %). En 2020, la production a chuté à . Pour son utilisation dans les réacteurs nucléaires, les ressources récupérables à un coût inférieur à d'uranium étaient estimées en 2019 par l'AIEA à de tonnes dans le monde, réparties essentiellement entre l'Australie (28 %), le Kazakhstan (15 %), le Canada (9 %), la Russie (8 %) et la Namibie (7 %). Le minerai d'uranium exploité dans des gisements granitiques ou sédimentaires possède une teneur moyenne en uranium pouvant varier de 0,1 % à 2 %, pouvant exceptionnellement approcher les 20 %.

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Projet Manhattan

vignette|alt=Explosion au niveau du sol et début de la formation d'un champignon atomique. Les nuages et le sol sont illuminés par la couleur orange de l’explosion.|Photographie en couleur de la première explosion nucléaire lors de l'essai Trinity le à Alamogordo au Nouveau-Mexique. Projet Manhattan est le nom de code du projet de recherche qui produisit la première bombe atomique durant la Seconde Guerre mondiale. Il fut mené par les États-Unis avec la participation du Royaume-Uni et du Canada.

Thorium

Le thorium est un élément chimique, un métal de la famille des actinides, de symbole Th et de numéro atomique 90. Il a été découvert en 1829 par le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius et nommé d'après Thor, dieu nordique du tonnerre. Ses principales applications sont dans les alliages de magnésium utilisés pour les moteurs d'aéronefs. Il aurait un énorme potentiel comme combustible nucléaire, présentant des risques d'accident nucléaire et une production de déchets très fortement réduits.

Plutonium

Le plutonium est l'élément chimique de symbole Pu et de numéro atomique 94. C'est un métal radioactif transuranien de la famille des actinides. Il se présente sous la forme d'un solide cristallisé dont les surfaces fraîches sont gris argenté mais se couvrent en quelques minutes, en présence d'humidité, d'une couche terne de couleur grise, tirant parfois sur le vert olive, constituée d'oxydes et d'hydrures ; l'accroissement de volume qui en résulte peut atteindre 70 % d'un bloc de plutonium pur, et la substance ainsi formée tend à se désagréger en une poudre pyrophorique.