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RÉSUMÉ
L'ensemble des opérations de transformation, de l'extraction du minerai d'uranium jusqu'au stockage des déchets radioactifs, en passant par la fabrication du combustible constitue le cycle du combustible nucléaire. La France est l'un des rares pays disposant de l'ensemble des installations permettant la conversion, l'enrichissement, la fabrication, le traitement et le recyclage des matières nucléaires. Elle est devenue une référence à l'échelle mondiale dans ce domaine.
La description succincte des objectifs de la politique nationale poursuivie et l’identification des différents procédés de ce secteur industriel sont l’objet de cet article.
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-
Jean-Marie GRAS : Ancien responsable du programme « Aval du cycle du combustible nucléaire » EDF Recherche et Développement
INTRODUCTION
Le présent article, introduction à la rubrique Cycle du combustible nucléaire, décrit succinctement les objectifs de la politique nationale poursuivie et identifie les différentes opérations de ce secteur industriel spécifique, qui sont détaillées dans la suite du traité.
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- Version archivée 1 de janv. 2010 par Jean-Marie GRAS
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Accueil > Ressources documentaires > Énergies > Génie nucléaire > Cycle du combustible nucléaire : combustibles usés et déchets radioactifs > Cycle du combustible nucléaire – Introduction > Amont du cycle
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2. Amont du cycle
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'Unat 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'Unat), 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 gestion...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PATARIN (L.) - Le cycle du combustible nucléaire. - Collection Génie atomique, INSTN, EDP Sciences (2002).
-
(2) - BARRÉ (B.) - Le cycle du combustible – Tout sur l'énergie nucléaire. - Areva, p. 45-76 (2002).
-
(3) - BARRÉ (B.), BAUQUIS (P.R.) - Le cycle du combustible REP – Comprendre l'avenir, l'énergie nucléaire. - Éditions Hirlé, p. 63-81 (2007).
-
(4) - CEA - Le cycle du combustible nucléaire. - Direction de la communication (2002) http://www.cea.fr/energie/dossier-sur-le-cycle-du-combustible-nucleaire
-
(5) - CEA - Le traitement-recyclage du combustible nucléaire usé. - Monographie de la Direction de l'énergie nucléaire, Éditions Le Moniteur, Paris (2008).
-
(6) - CEA - Le...
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