Présentation
RÉSUMÉ
L'opération de conversion est un maillon indispensable de la chaîne de fabrication du combustible utilisé dans les réacteurs nucléaires à eau légère pour la production d’électricité. Cette étape consiste à amener l'uranium à la pureté et à la forme chimique requises pour l'enrichissement, puis la préparation des pastilles de combustible introduites dans le réacteur nucléaire. Le produit final de cette préparation est l'hexafluorure d'uranium UF6 aux spécifications de pureté bien définies. Cette opération comprenant la conversion et la purification de l'uranium en UF6 peut s'effectuer suivant deux voies : soit le raffinage préalable par extraction liquide/liquide suivi de la conversion en UF6 (voie humide), soit la conversion directe en UF6 suivie d'une distillation (voie sèche).
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Lire l'articleAUTEUR(S)
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Jean BERTIN : Directeur recherche et développement de la business unit chimie d'AREVA
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Georges capus : Directeur marketing amont du cycle du combustible nucléaire d'AREVA
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Bertrand MOREL : Chef du service recherche et développement de COMURHEX
INTRODUCTION
La conversion et la purification de l'uranium en UF 6 s'effectue industriellement suivant deux voies possibles : soit le raffinage préalable par extraction liquide/liquide suivi de la conversion en UF 6 (voie humide), soit la conversion directe en UF 6 suivie d'une distillation (voie sèche).
Dans le cadre de la voie humide, l'oxyde d'uranium est dissout par l'acide nitrique, puis le nitrate d'uranyle est extrait sélectivement par un solvant en milieu acide. Après réextraction en phase aqueuse et dénitration, l'oxyde est alors réduit en UO 2 , puis hydrofluoré en UF 4 et, enfin fluoré en UF 6 . Diverses techniques de réacteurs de fluoration ou d'hydrofluoration sont possibles : réacteurs à flamme, lits fluidisés, fours tournants, fours à lit coulant.
Dans le cas de la conversion en voie sèche, l'U 3 O 8 est réduit en UO 2 , puis transformé ensuite en UF 4 puis UF 6 dans une succession de lits fluides. Enfin, l'UF 6 liquide est distillé sous pression dans deux colonnes en série.
L'obtention d'UF 6 est rendue possible par la préparation de fluor moléculaire à partir de l'électrolyse de l'HF.
Il existe actuellement six convertisseurs d'UF 6 dans le monde et la capacité industrielle installée est de l'ordre de 73 kt U pour une production de 61 kt U en 2009. Le coût de la conversion est faible (2 % du cycle du combustible), mais c'est une étape indispensable entre deux opérations importantes : l'extraction d'uranium et son enrichissement.
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Raffinage et conversion des concentrés d'uranium
Procédés de raffinage et de conversion
Sources bibliographiques
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