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.