C’est l’ensemble des opérations que doit subir l’uranium avant et après son passage dans le réacteur.
L’uranium est un minerai assez répandu à la surface du globe, très abondant au Canada, en Australie, au Kazakhstan…
Mais il n’y a généralement que 1 à 3 kg d’uranium par tonne de minerai !
En France, les dernières mines d’uranium ont été fermées à la fin des années 1990 : les gisements étaient de qualité médiocre (taux d’U235 assez bas), et l’exploitation n’était pas rentable.
C’est la Cogema (Groupe Areva) qui exploite le cycle industriel de l’uranium en France.
Sur place, à proximité des mines, l’uranium est concentré et transformé en une poudre jaune appelée yellow cake, qui contient 75% d’uranium. C’est sous cette forme que l’uranium est commercialisé.
Cette poudre est ensuite transformée en gaz, l’hexaflorure d’uranium qui est enrichi en U235 : la teneur en U235 n’est que de 0,7% dans l’uranium naturel, elle doit atteindre 3 à 5% dans le combustible nucléaire.
Les opérations sur le mineraiL’enrichissement se fait en France
par diffusion gazeuse. D’autres
procédés sont utilisés par certains pays étrangers.
L’uranium enrichi est alors transformé en oxyde d’uranium, sous la forme d’une poudre brune, qui est compactée en petites pastilles qui ne pèsent que 7g mais qui contiennent une énorme quantité d’énergie (15g, soit 2 pastilles = 1 tonne de pétrole).
Ces pastilles sont empilées dans des tubes très longs et très fins appelés des crayons, regroupés en fagots appelés assemblages combustibles.
Ces assemblages restent trois à quatre ans dans le cœur du réacteur où ils subissent la réaction en chaîne et fournissent de l’énergie.
Dans les réacteurs français, on consomme environ 27 tonnes d’uranium enrichi par réacteur et par an.
La proportion d’U235 s’amenuise peu à peu (l’Uranium 235 se transforme sous l’effet de la fission en U238 et en plutonium), et on remplace les assemblages par tiers tous les trois ou quatre ans, en arrêtant le réacteur. C’est ce qu’on appelle le rechargement.
Les assemblages usés, contenant les produits de fission, dégagent de la chaleur et sont extrêmement chauds et très radioactifs : ils sont placés dans des piscines de désactivation, pour qu’ils refroidissent dans un milieu qui arrête les rayonnements (l’eau constitue une barrière qui arrête la radioactivité).
Certains pays considèrent la totalité de ces assemblages usagés
comme des déchets et envisagent de les stocker en l’état
pour les isoler de l’environnement pour toujours : c’est
le cas des Etats-Unis.
En France, ce combustible usé est retraité :
pour récupérer et recycler les 95 % de la matière qui peuvent encore fournir de l’énergie ;
et pour réduire le volume final des déchets à stocker.
Le Japon, l’Allemagne, l’Angleterre, la Belgique retraitent aussi tout ou partie du combustible usé.
L’opération de retraitement permet de récupérer du plutonium, utilisé en mélange avec de l’uranium : ce combustible s’appelle le Mox. Il est utilisé dans certains réacteurs en France. |