L’amont du cycle : la fabrication du combustible nucléaire
L'extraction de l'uranium
L'uranium se trouve à l'état naturel sous forme de minerai, tout comme la plupart des métaux.
La fabrication du " Yellow cake "
Concentration du minerai en uranium relativement faible (Kg par tonne)> nécessité de le concentrer par concassage, broyage et traitement chimique
> poudre jaune appelée " Yellox cake " comportant 75 % d'uraniumOpérations sur le lieu d'extraction.
L'uranium est commercialisé sous cette forme dans le monde entier.La conversion en UF6
Le " Yellow cake " est purifié et à nouveau transformé, cette fois-ci en poudre verte (UF4 ou tétrafluorure d'uranium) puis converti en gaz (UF6 ou hexafluorure d'uranium).L'enrichissement à 3,2 %
Uranium naturel = mélange de deux isotopes : l'uranium 238, le plus abondant à 99,3 % et l'uranium 235 (0,7 %). Or c'est précisément l'uranium 235, qui permet la fission nucléaire. L'enrichissement est l'opération qui consiste à augmenter la proportion d'uranium 235 dans la masse d'uranium. La proportion d'uranium 235, c'est-à-dire fissile, passe alors à 3,2 %.
La fabrication du combustible nucléaire : pastilles, crayons
L'UF6 enrichi est converti en oxyde d'uranium (poudre noire). Celle-ci est comprimée puis cuite au four (opération de frittage) pour donner des " pastilles " . A elle seule, elle peut libérer autant d'énergie qu'une tonne de charbon.
Les pastilles sont enfilées dans de longs tubes métallique en alliage de zirconium appelées " gaines " de combustible. On appelle l'ensemble ainsi formé un " crayon " .
Le cœur du cycle : la gestion du combustible nucléaire
L'utilisation du combustible
Lors d'un " arrêt de tranche " , les assemblages de combustible sont chargés dans le cœur du réacteur. Chacun va y séjourner pendant trois ou quatre ans, disposés selon une géométrie très précise.
Des transformations s'opèrent pendant cette période : consommation progressive de l'uranium 235 et apparition de produits de fission. Au bout d'un certain temps, le combustible doit donc être retiré du réacteur. Il est renouvelé par tiers de cœur lors des arrêts de tranche.Le déchargement
Le combustible usé est retiré. Comme il est très radioactif, l'opération de transfert s'effectue sous eau : directement de la cuve, remplie d'eau, à une piscine de refroidissement près du réacteur. L'eau permet d'une part de piéger les rayonnements et d'autre part de refroidir les assemblages.
Ils y restent au moins un an.
Leur activité diminue naturellement : elle est douze fois plus faible après un mois de séjour et trente fois plus faible cinq mois plus tard.Le transport
Lorsque le combustible est refroidi et qu'il a perdu une bonne partie de sa radioactivité, il est inséré dans un conteneur de béton ou d'acier, encore appelé " château " adapté au transport des matières radioactives.
Cette opération s'effectue sous l'eau.
Les châteaux sont acheminés, le plus souvent par voie ferrée, vers l'usine de retraitement de la Hague de la Cogema.
L’aval du cycle : le retraitement et le stockage
Le retraitement
A leur arrivée dans l'usine de retraitement, les assemblages de combustible sont de nouveau entreposés dans une piscine. Le retraitement consiste à séparer les éléments réutilisables, l'uranium restant et le plutonium, des autres produits de fission.
L'uranium et le plutonium récupérés sont séparés. Après enrichissement, ils peuvent former un nouveau combustible : soit à base d'uranium 235 et d'uranium 238, soit encore du MOX (de l'anglais " mixed oxyde " ), à base d'oxyde d'uranium et d'oxyde de plutonium.Le stockage des déchets
Tout n'est pas réutilisé dans le combustible usé : les pièces métalliques qui composaient les gaines des crayons de combustible, les produits de fission (3 % du combustible usé) ne sont pas récupérables et sont hautement radioactifs.
Isolés, ils sont stockés sous forme liquide dans des cuves en acier inoxydable. Une partie de leur radioactivité décroît encore. Puis ils sont incorporés dans du verre en fusion. Là, ils refroidissent dans leur piège de verre pendant environ 30 à 40 ans.