Le cycle de l'uranium en France

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Un combustible est une matière susceptible de brûler en fournissant une quantité de chaleur utilisable. Les plus connus sont le bois, le charbon, le gaz naturel ou le pétrole.

L’uranium est un métal relativement répandu dans l’écorce terrestre (50 fois plus que le mercure par exemple). Comme la plupart des métaux, il ne s’extrait pas directement sous sa forme pure parce qu’à l’état naturel il se trouve, dans les roches, combiné à d’autres éléments chimiques. Les roches les plus riches en uranium sont les minerais uranifères (c’est-à-dire contenant de l’uranium), par exemple, l’uranite et la pechblende

L’uranium, utilisé dans les centrales nucléaires, est appelé « combustible nucléaire » : il fournit par unité de masse, le kilo par exemple, beaucoup plus d’énergie qu’un combustible fossile (charbon ou pétrole).Pour info, 15 g de combustible nucléaire utilisé dans un réacteur à eau sous pression (REP) fournit autant de chaleur qu’une tonne de pétrole dans une centrale thermique classique.

L’uranium subit de nombreuses opérations entre son extraction à la mine et son utilisation comme combustible en réacteur. Il peut également être traité après son utilisation dans le réacteur afin d’en extraire les matières énergétiques recyclables. L’ensemble de ces transformations est appelé cycle du combustible nucléaire.

Le principe du cycle du combustible

Il désigne l’ensemble des opérations de transformation (chimique, physique ou physico-chimique) que subit la matière utilisée pour la production d’énergie en réacteur. Le terme de « cycle » souligne notamment la possibilité de recycler une partie des matières fissiles après le passage en réacteur (par exemple l’uranium contenu dans le combustible à l’entrée mais non consommé en réacteur ou le plutonium produit pendant le fonctionnement du réacteur et non consommé).

Le cycle du combustible peut être subdivisé en trois grandes étapes successives :

< >l’amont du cycle allant de l’extraction du minerai jusqu’à la livraison du combustible aux réacteurs ;l’utilisation du combustible dans le réacteur ;l’aval du cycle, du déchargement du combustible irradié du réacteur à son traitement et/ou son stockage.

 

 Le cycle de l’uranium débute par une extraction de minerai dans des mines à ciel ouvert (voir photo de départ) ou dans des galeries souterraines.

 

 

 

 

 

 

 

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L’uranium est concentré pour faciliter le transport de ce combustible. L'uranium y est concentré sous la forme d'octaoxyde de triuranium U3O8. Cependant, les technologies d'enrichissement de l'uranium actuellement mises en œuvre nécessitent la conversion préalable de l'U3O8 en hexafluorure d'uranium UF6. Les xcentrales qui enrichissent l’uranium sont les centrales de Narbonne et Tricastin. 

La conversion est réalisée en deux étapes. Le raffinage par dissolution et extraction permet d'obtenir un nitrate d'uranyle UO2(NO3)2 de grande pureté (> 99,95 %). La conversion en elle-même met en œuvre une série de procédés chimiques (précipitation, calcination, réduction, fluoration et oxydation) pour obtenir l'hexafluorure d'uranium.

L'UF6 obtenu au terme de l'étape de conversion chimique n'est pas directement exploitable en réacteur. En effet, les réacteurs à eau légère (REP et REB par exemple) sont caractérisés par des captures absorbantes dans le modérateur. Cette dégradation du bilan neutronique nécessite un surcroît de neutrons, fourni par l'emploi d'uranium enrichi en isotope 235. Les réacteurs modérés à l'eau lourde bénéficient d'un bilan neutronique suffisamment excédentaire pour fonctionner à l'uranium naturel.

L'augmentation de la teneur de l'uranium en son isotope 235 est l'étape dite d'enrichissement. Deux technologies sont actuellement mises en œuvre : la diffusion gazeuse et l'ultra-centrifugation. À l'issue de cette étape, l'uranium enrichi (sous forme d'hexafluorure) peut servir à la fabrication de combustible tandis que l'uranium appauvri est entreposé pour utilisation ultérieure ou considéré comme déchet.

L'étape de fabrication du combustible est destinée à donner aux matières nucléaires la forme physico-chimique adéquate pour une irradiation en réacteur. Les centrales électrogènes utilisent un combustible d'oxyde d'uranium UOX (Uranium OXide) ou un combustible métallique (réacteurs Magnox par exemple).

 

 

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Avera extrait l’uranium au Niger, puis cet uranium est transporté  à la centrale Malvési à Narbonne pour le transformer. Ensuite ce nouveau matériau est acheminé à la centrale de Tricastin.

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article rédigé par Maxim L. et Baptiste N.