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L’enrichissement

Composition de l'uranium naturel 

enrichissementFR

L’enrichissement de l’uranium implique d’accroître la concentration de l’isotope 235 (U-235) contenu dans l’uranium naturel.

Seul l’uranium 235 peut subir la fission nucléaire libératrice d’énergie.

La plupart des réacteurs nucléaires dans le monde utilisent de l’uranium légèrement enrichi entre 3 et 5% d’U-235.

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 celles installées en Belgique.

Aujourd’hui, la technique d’enrichissement par centrifugation a complètement supplanté la technique par diffusion gazeuse beaucoup trop énergivore.

 

L’enrichissement par centrifugation… comment ça marche?

Il est possible de différencier l’uranium 235 de l’uranium 238 grâce à leur légère différence de masse. Cette différence se traduit aussi par une différence de mobilité.

Le procédé consiste à faire tourner à très grande vitesse dans une centrifugeuse, l’hexafluorure d’uranium revenu à l’état gazeux par chauffage (56°C).

Les molécules les plus lourdes, sous l’effet de la force centrifuge sont envoyées à la périphérie du tube tandis que les plus légères (U235) migrent vers le centre et le sommet du cylindre.

L’opération doit être répétée un très grand nombre de fois pour atteindre l’enrichissement souhaité.

Aujourd’hui, la technique d’enrichissement par centrifugation a complètement supplanté la technique par diffusion gazeuse beaucoup trop énergivore. Photo (qui sera plus petite)

Une fois enrichi, l’hexafluorure d’uranium est converti en oxyde d’uranium solide, état attendu pour la fabrication des pastilles de combustible.

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Urenco : cascade de centrifugeuses

Quid de l’enrichissement par laser ?

La société australienne SILEX a développé dès les années 1990, une technique d’enrichissement de l’uranium par laser. Le procédé porte le même nom SILEX pour Separation of Isotopes by Laser Exitation. Les recherches commencées en Australie se sont poursuivies à partir de 2006 aux Etats-Unis. Ce procédé pourrait constituer à terme le mode d’enrichissement de troisième génération. 

Un marché très centralisé

Le marché de l’enrichissement est dominé par grandes sociétés:

  • CNEIC (Chine) qui couvre exclusivement les besoins du parc nucléaire chinois;
  • URENCO qui possède des usines aux Pays-Bas, en Allemagne, au Royaume-Uni et aux USA;
  • ORANO  en France;
  • TENEX en Russie.

C’est avec ces trois dernières sociétés que SYNATOM négocie ses contrats d’enrichissement.

SYNATOM veille aux spécificités d’enrichissement attendues par l’exploitant nucléaire.

SYNATOM gère ensuite le transfert de l’hexafluorure d’uranium enrichi vers l’usine de fabrication des assemblages de combustible qui lui aura été désignée par l’exploitant.

N.B. : Le Japon et le Brésil disposent également d’installations  d’enrichissement pour leurs besoins propres.

Le saviez-vous ? 

L’UTS pour unité de travail de séparation (Separative work units – SWU en anglais) est l’unité de mesure des services d’enrichissement.

1 UTS équivaut à 1 kg de travail de séparation.

C’est l’unité de référence pour les contrats. Elle est utilisée pour évaluer le coût de la séparation d’un kilogramme d’uranium en deux lots de teneur isotopique différente, dans le cadre du processus d’enrichissement de l’uranium. 

L’UTS sert aussi à évaluer les capacités de production d’une installation/usine d’enrichissement.