Technical activities
SYNATOM est active à différents stades du cycle du combustible nucléaire
À l’amont
SYNATOM achète de l’uranium naturel à des producteurs. Elle conclut ensuite des contrats avec des entreprises spécialisées pour sa conversion et son enrichissement.
À l’aval
SYNATOM coordonne les différentes opérations nécessaires à une gestion en toute sûreté du combustible usé. Elle prend à sa charge les différents équipements mis à disposition de l’exploitant nucléaire. Il s’agit principalement des bâtiments d’entreposage intermédiaire de Tihange et de Doel ainsi que des conteneurs de transfert (Tihange) et des conteneurs d’entreposage intermédiaire. SYNATOM couvre également les frais d’exploitation de ces installations.
Qui fait quoi aujourd’hui?
Outre SYNATOM, deux autres grands acteurs sont directement parties prenantes dans le cycle du combustible nucléaire en Belgique:
1 – ELECTRABEL qui exploite les réacteurs nucléaires belges et qui prend en charge la fabrication des assemblages de combustible, leur utilisation dans les réacteurs et le passage en piscine de désactivation.
2 – L’Organisme national des déchets radioactifs et des matières fissiles enrichies et sa filiale BELGOPROCESS qui assurent l’entreposage intermédiaire des déchets issus des contrats de retraitement conclus avant 1993. À terme, l’Organisme national des déchets radioactifs et des matières fissiles enrichies aura la responsabilité du stockage définitif de tout le combustible usé.
L’amont du cycle du combustible nucléaire
L’amont du cycle du combustible nucléaires comprend toutes les opérations qui interviennent depuis l’extraction du minerai d’uranium jusqu’à la mise à disposition de l’uranium enrichi au fabricant d’assemblages de combustible nucléaire.
De l’extraction au concentré d’uranium
L’uranium est un métal assez répandu dans l’écorce terrestre. Il est contenu dans des minerais dont les gisements se trouvent dans des mines à ciel ouvert ou dans des galeries souterraines. Une nouvelle technologie, appelée lixiviation in situ s’est répandue au cours des dernières années. C’est un procédé qui permet de dissoudre des métaux, dont l’uranium, directement dans le gisement. Aujourd’hui, près de la moitié de la production mondiale est obtenue par lixiviation in situ.
Les principaux producteurs d’uranium sont le Kazakhstan, le Canada, l’Australie, le Niger, la Namibie, la Russie, l’Ouzbékistan, les États-Unis, la Chine et l’Ukraine.
L’uranium est extrait du minerai par une série de procédés qui permettent d’obtenir un uranium très concentré. C’est le yellow cake, une poudre jaune qui contient environ 75 % d’uranium, ou 750 kg d’oxyde d’uranium par tonne. Le yellow cake va ensuite être raffiné afin d’obtenir un uranium pratiquement pur sous forme d’octoxyde d’uranium (U3O8).
La conversion du yellow cake en hexafluorure d’uranium
La phase de conversion a pour but de transformer le yellow cake en hexafluorure d’uranium pur (UF6). Ce gaz va ensuite être comprimé et refroidi pour atteindre un état liquide. Pour le transport, il va être placé dans un conteneur spécial où il sera refroidi jusqu’à atteindre un état solide. Il pourra alors être acheminé vers l’usine d’enrichissement.
Le marché de la conversion se caractérise par un nombre restreint d’opérateurs. Le Canada, la France, les États-Unis, la Russie et la Chine disposent de ce type d’installation.
L’enrichissement
Avant enrichissement , 1 kg d’uranium naturel est composé de 990 grammes d’uranium 238, de 7 grammes d’uranium 235 et près de 3 grammes d’uranium 234. Seul l’uranium 235 est fissile mais il n’est pas, avec ses 0,7 %, en proportion suffisante pour être utilisable dans les centrales nucléaires de type à eau pressurisée (PWR = pressurized water reactor) comme installées en Belgique.
Pour alimenter les réacteurs nucléaires à eau sous pression, il faut un combustible dont la proportion d’uranium 235 se situe entre 3 et 5 %. En effet, seul l’isotope 235 peut subir la fission nucléaire libératrice d’énergie.
Aujourd’hui, la technique d’enrichissement par centrifugation a complètement supplanté la technique par diffusion gazeuse beaucoup trop énergivore.
L’aval du cycle du combustible nucléaire
L’aval du cycle du combustible nucléaire consiste à gérer le combustible nucléaire usé une fois qu’il a terminé sa phase de production d’électricité. Pour SYNATOM, il comprend toutes les opérations qui se déroulent après le passage en piscine de désactivation. Celles-ci consistent principalement en l’entreposage intermédiaire sur le site des centrales de Doel et de Tihange. Une étape qui s’étalera sur plusieurs décennies, jusqu’au transfert définitif du combustible usé à l’Organisme national des déchets radioactifs et des matières fissiles enrichies.
Les grandes étapes
Le passage en piscine de désactivation
La piscine de désactivation se trouve dans l’îlot nucléaire à proximité du bâtiment réacteur.
Le séjour, sous eau, en piscine de désactivation des assemblages de combustible usé est en général de minimum 3 ans. Il permet le début de la décroissance radioactive et l’évacuation d’une partie de la chaleur résiduelle.
Le passage en piscine de désactivation est de la responsabilité d’ELECTRABEL, l’exploitant des centrales nucléaires belges.
L’entreposage intermédiaire
L’entreposage intermédiaire des assemblages de combustible usé relève des missions de SYNATOM.
Il est réalisé sur le site des centrales de Doel et de Tihange. Cet entreposage intermédiaire s’effectue également sur le site de BELGOPROCESS (filiale de l’Organisme national des déchets radioactifs et matières fissiles enrichies à Dessel pour les déchets issus des contrats de retraitement historiques.
Toutes les opérations techniques liées aux transferts d’assemblages de combustible, de la cuve vers la piscine de désactivation sont réalisées par les équipes de l’opérateur nucléaire, ELECTRABEL. Il en va de même pour les transferts vers les installations d’entreposage intermédiaire centralisé des sites de Doel et de Tihange.
SYNATOM assure la couverture financière des frais associés à ces opérations et finance les infrastructures et les équipements nécessaires à l’entreposage du combustible usé.
SYNATOM rémunère aussi l’Organisme national des déchets radioactifs et des matières fissiles enrichies pour l’entreposage intermédiaire des déchets issus du retraitement d’assemblages de combustible usé (contrats de retraitement antérieurs à 1993).
L’entreposage intermédiaire centralisé
En 1993, le Gouvernement belge a décidé un moratoire sur le retraitement des assemblages de combustible usé.
Dès cet instant, SYNATOM a décidé d’entreposer les assemblages de combustible usé sur le site des centrales nucléaires de Doel et de Tihange. Pour éviter la saturation des piscines de désactivation, un bâtiment d’entreposage centralisé a été construit sur chaque site.
Deux approches ont été développées par SYNATOM et l’exploitant ELECTRABEL :
1. L’entreposage à sec
2. L’entreposage sous eau.
L'entreposage à sec à la centrale nucléaire de Doel
L’entreposage à sec dans des conteneurs spéciaux a été développé à la centrale nucléaire de Doel.
Le bâtiment centralisé a été mis en service en 1995. Il a été conçu pour recevoir 165 conteneurs qui peuvent contenir chacun entre 24 et 37 assemblages.
À la fin de son séjour en piscine de désactivation, l’assemblage de combustible doit être transféré vers le bâtiment centralisé d’entreposage.
À cette fin, les assemblages de combustible usé sont placés directement dans le conteneur qui va servir à son entreposage à sec. Cette opération se déroule dans la piscine de désactivation.
Le conteneur une fois rempli et séché va être déposé sur une remorque et acheminé vers le bâtiment centralisé qui renferme les conteneurs venant des quatre unités.
L'entreposage sous eau à la centrale nucléaire de Tihange
L’entreposage sous eau a lieu à Tihange dans un bâtiment centralisé mis en service en 1997.
Ce bâtiment comprend 8 « piscines » qui peuvent contenir au total 3720 assemblages.
L’entreposage se fait dans des racks recouverts par 8 mètres d’eau borée. Le bore présent dans l’eau a un effet « neutrophage » (absorption de neutrons) et empêche ainsi toute réaction nucléaire de se développer.
Pour le transfert entre les piscines de désactivation des 3 unités et le bâtiment centralisé, les assemblages sont placés dans un conteneur « navette ». Le conteneur peut recevoir 12 assemblages. Arrivé dans le bâtiment d’entreposage centralisé, le conteneur est de nouveau mis sous eau et déchargé. Il est ensuite reconditionné pour un nouveau transfert.
Le stockage définitif
L’Organisme national des déchets radioactifs et des matières fissiles enrichies est le responsable final pour le stockage définitif des déchets issus du cycle du combustible nucléaire.
À cet égard, l’accord Phoenix intervenu fin 2023 entre le Groupe ENGIE et le Gouvernement fédéral belge prévoit le versement, pour solde de tout compte, d’un montant forfaitaire de 15 milliards d’euros, à acquitter par le Groupe ENGIE. Ce montant servira à couvrir tous les coûts futurs liés à la gestion des déchets nucléaires provenant des installations nucléaires d’ELECTRABEL en Belgique ainsi qu’à la gestion du combustible usé à partir de 2050.