Amont du cycle
Cycle du combustible nucléaire – Introduction

Le combustible neuf est le produit final des opérations de l'amont du cycle. Elles visent tout d'abord à préparer la matière première, à base de ²³⁵U et ²³⁸U pour la filière à eau légère, puis à la fabrication de l'assemblage combustible.

L'approvisionnement en uranium naturel est assuré à long terme par des contrats ayant pour objectif premier d'en garantir la sécurité. EDF et Areva ont signé en 2012 deux contrats assurant la fourniture d'environ 30 000 t sur la période 2014-2035.

La préparation de la matière première comporte les étapes successives suivantes :

• extraction du minerai d'uranium en mines souterraines, carrières à ciel ouvert ou par lixiviation ;

• concentration de l'U_nat du minerai (qui souvent contient moins de 1 % d'uranium) par voie chimique, sur le site même d'extraction, qui aboutit au yellow cake contenant 60 à 70 % d'uranium ;

• conversion (fluoration) des concentrés d'uranium (uranates et oxydes) en hexafluorure UF₆  , solide à température ambiante et gazeux à température modérée ;

• enrichissement isotopique de l'uranium pour augmenter la proportion de noyaux fissiles ²³⁵U (0,7 % dans l'U_nat), à la teneur requise pour les réacteurs à eau (de l'ordre de 4 % pour les combustibles actuels). En France, depuis 2013, cette opération se pratique par ultracentrifugation en remplacement de la diffusion gazeuse. L'uranium appauvri est utilisé pour la fabrication du combustible MOX, mélangé avec la poudre de PuO₂, mais la plus grande partie est sortie du cycle et entreposée en attendant le déploiement de réacteurs à neutrons rapides qui permettront de mieux utiliser ²³⁸U.

Après une étape préalable consistant à convertir UF₆ en oxyde d'uranium enrichi UO₂, la fabrication du combustible proprement dit comporte les quatre étapes suivantes :

• élaboration des matériaux : tubes de gaines en alliage de zirconium et pièces de structure ;

• préparation des poudres de UO₂ (ou de UO₂ et PuO₂ dans le cas des combustibles MOX), pastillage et frittage des pastilles ;

• crayonnage : introduction des pastilles dans les tubes de gaines et fermeture des crayons ;

• assemblage des crayons en faisceaux.

La...