#Thread sur le cycle du combustible #nucléaire : attaquons la conversion et l'enrichissement !
On en était resté avec 7000 tML/an d'uranium concentré qui convergent de tous les continents, vers la France, pour satisfaire notre appétit énergétique :
On en était resté avec 7000 tML/an d'uranium concentré qui convergent de tous les continents, vers la France, pour satisfaire notre appétit énergétique :
Oh, et puisque je parle d'appétit énergétique, quelques éléments de comparaison : 7000 tML d'uranium, ça fait 8300 tonnes d'U3O8. À comparer avec notre consommation de ressources fossiles en 2017 :
- 76 900 000 t de pétrole
- 29 400 000 t de gaz
- 13 600 000 t de charbon
- 76 900 000 t de pétrole
- 29 400 000 t de gaz
- 13 600 000 t de charbon
(Ça, c'était si des fois le transport maritime ou terrestre de matières dangereuses vous faisait peur, ou si la dépendance aux imports d'uranium vous apparaît rédhibitoire ^^)
Notre concentré d'uranium, vous le savez, pour nos REP, il va falloir l'enrichir. Et si vous ne savez pas pourquoi, ou si vous ne savez pas ce qu'est un REP, on se raconte tout ça ici 😉
(Je deviens bon en auto-référencement, non ?)
(Je deviens bon en auto-référencement, non ?)
On expliquera après comment on enrichit, mais, à ce stade, il faut déjà savoir que pour enrichir l'uranium, il faut qu'il soit sous forme gazeuse. Or le yellowcake et l'U3O8 étaient pas tout à fait gazeux, et c'est tant mieux pour les transporter.
La forme chimique gazeuse retenue pour procéder à l'enrichissement, c'est l'hexafluorure d'uranium : UF6. Solide à température et pression ambiante, gazeux à 60°C, donc une température très raisonnable en procédé industriel. 
L'UF6 a d'autres, hem... Qualités amusantes :
- évidemment radioactif, mais pas trop puisque ça reste de l'uranium naturel
- hautement toxique
- ultra réactif à l'eau : il suffit d'une atmosphère humide pour déclencher une réaction chimique violente et immédiate.
- évidemment radioactif, mais pas trop puisque ça reste de l'uranium naturel
- hautement toxique
- ultra réactif à l'eau : il suffit d'une atmosphère humide pour déclencher une réaction chimique violente et immédiate.
Outre un composé fluoré à base d'uranium, cette réaction libère des quantités abondantes d'acide fluorhydrique. Très toxique, et vaguement agressif : du genre à dissoudre le verre.
Bref, l'UF6, c'est charmant à manipuler.
Bref, l'UF6, c'est charmant à manipuler.
Du coup, on y va progressivement : l'uranium concentré acheminé à l'usine de Malvési, dans l'Aude, est fluoré une première fois pour former du tétrafluorure d'uranium, UF4, sous forme de cristaux verts.
C'est d'ailleurs la seule étape où l'uranium est vert, tel que le présente souvent la culture populaire.
L'UF4 aussi, en présence d'eau, il s'oxyde en formant du HF, mais c'est une réaction lente, qui le rend assez facile à gérer.
C'est donc sous cette forme qu'il est acheminé de Malvési vers l'usine Comurhex II (fraîchement inaugurée par @OranoTricastin), dans la Drôme.
C'est donc sous cette forme qu'il est acheminé de Malvési vers l'usine Comurhex II (fraîchement inaugurée par @OranoTricastin), dans la Drôme.
C'est là qu'il est fluoré à nouveau pour former l'UF6 et être transporté à l'usine d'enrichissement, toujours sur le site du Tricastin.
Pour l'enrichissement, tout le monde a probablement déjà entendu parler des centrifugeuses, notamment grâce à l'Iran.
Pour l'enrichissement, tout le monde a probablement déjà entendu parler des centrifugeuses, notamment grâce à l'Iran.
Ce qui est moins connu, c'est qu'en France, l'enrichissement, jusqu'en 2011, ne se faisait pas par ultracentrifugation, mais par un procédé dit de « diffusion gazeuse ».
Que je ne vous expliquerai pas :p
Mais quelques infos intéressantes sur le sujet.
Que je ne vous expliquerai pas :p
Mais quelques infos intéressantes sur le sujet.
Il ne permet pas d'atteindre de très hauts niveaux d'enrichissement, donc sans intérêt pour les militaires.
Il consomme ÉNORMÉMENT d'électricité : entre deux et trois des quatre réacteurs de la centrale @EDFTricastin adjacente étaient dédiés à alimenter l'usine d'enrichissement !
Il consomme ÉNORMÉMENT d'électricité : entre deux et trois des quatre réacteurs de la centrale @EDFTricastin adjacente étaient dédiés à alimenter l'usine d'enrichissement !
Celle-ci, nommée usine Georges-Besse exploitée par la société Eurodif, avait cependant une capacité de production d'uranium enrichi pour l'équivalent d'environ 100 réacteurs, en France et dans le monde, donc.
Ce procédé produisait évidemment énormément de chaleur. Les deux tours aéroréfrigérantes de la centrale du Tricastin visible depuis l'autoroute A7 sont en réalité des tours de refroidissement de cette usine, pas de la centrale.
Le démantèlement de l'usine produira entre autres 150 000 tonnes d'acier très faiblement contaminé : des débats sont à attendre sur la possibilité de recycler cet acier, moyennant éventuellement décontamination, plutôt que de tout traiter en déchet radioactif comme la loi l'exige
Une histoire de seuil de libération (qui n'existe pas en France) évoqué par @AStrochnis ici : , je n'y reviens donc pas :)
Aujourd'hui, l'enrichissement, on le fait par ultracentrifugation. Le principe est à priori simple : on fait tourner un volume d'UF6 à très haute vitesse, et, par effet centrifuge, l'uranium 238, plus lourd que l'uranium 235, se retrouve préférentiellement en périphérie.
S'y ajoute un effet gravitaire qui fait tomber les éléments les plus lourds.
En faisant ça avec des centaines ou des milliers de centrifugeuses en cascade, on finit par avoir un bon taux de séparation des deux isotopes.
En faisant ça avec des centaines ou des milliers de centrifugeuses en cascade, on finit par avoir un bon taux de séparation des deux isotopes.
Je me rends compte que j'avais plein d'illustrations dans mon cours de cycle du combustible. Alors on revient un peu en arrière ^^
Avec : d'autres cristaux d'UF4
Avec : d'autres cristaux d'UF4
De vieilles photos des usines de conversion de Malvési...
...et celle du Tricastin :
L'immense usine d'Eurodif, ses tours, et un bout de la centrale du Tricastin en avant plan
Un autre schéma, peut-être plus lisible, d'une centrifugeuse :
Et une rare photo d'une cascade de centrifugeuses.
Les technologies associées sont très secrètes (car haute valeur ajoutée techno + usage militaire possible), les images publiques sont donc rares ^^
Les technologies associées sont très secrètes (car haute valeur ajoutée techno + usage militaire possible), les images publiques sont donc rares ^^
Il faut savoir que lorsqu'on enrichit, on produit évidemment de l'uranium enrichi, et aussi de l'uranium appauvri.
Et les teneurs en uranium 235 de chacun des deux ont énormément d'importance !
Et les teneurs en uranium 235 de chacun des deux ont énormément d'importance !
Bon, la teneur dans l'enrichi, c'est une demande du client, EDF, qui a besoin de X % pour ses réacteurs, pas autre chose. 3 à 5% selon les réacteurs et les modes de gestion du combustible.
Par contre, dans l'appauvri...
Par contre, dans l'appauvri...
Rappelez-vous qu'initialement, notre uranium naturel compte 0,7% d'U235.
Et quand on l'appauvri ? Entre 0,2% et 0,3%, en général.
Et c'est là l'astuce : à enrichissement fixé, on peut avoir plusieurs niveaux d'appauvrissement.
Et quand on l'appauvri ? Entre 0,2% et 0,3%, en général.
Et c'est là l'astuce : à enrichissement fixé, on peut avoir plusieurs niveaux d'appauvrissement.
La logique, c'est que si on se fatigue pas trop à appauvrir, on va consommer davantage d'uranium naturel.
Si on pousse vraiment l'appauvrissement, on va économiser de l'uranium... Mais l'enrichissement va coûter plus cher !
Si on pousse vraiment l'appauvrissement, on va économiser de l'uranium... Mais l'enrichissement va coûter plus cher !
Ah, j'ai oublié de mentionner un détail sur la consommation d'énergie : l'usine George-Besse II, qui utilise l'ultracentrifugation depuis 2011 au lieu de la diffusion gazeuse, elle consomme 50-60 fois mois d'électricité que sa grande sœur, c'est pas négligeable du tout ^^
Pour illustrer, quelques chiffres. Pour produire 1000 tML d'uranium enrichi à 4%, si on appauvrit à 30% l'uranium naturel, on en consomme 9 000 tonnes (et donc on se retrouve avec 8000 tonnes d'appauvri).
Par contre, si on pousse les centrifugeuses jusqu'à ce que l'appauvri tombe à 0,2%, on n'a besoin que de 7400 tonnes d'uranium naturel. 18% d'économie !
Par contre, un travail d'enrichissement 24% plus intense et coûteux.
Par contre, un travail d'enrichissement 24% plus intense et coûteux.
Il y a donc perpétuellement un travail d'équilibre économique à assurer entre le coût de l'uranium naturel et le coût de l'enrichissement.
Quand l'uranium naturel ne coûte rien, comme en ce moment, on en consomme énormément, et on économise beaucoup sur l'enrichissement.
Quand l'uranium naturel ne coûte rien, comme en ce moment, on en consomme énormément, et on économise beaucoup sur l'enrichissement.
Par contre, si le prix de l'uranium devait commencer à grimper, on pourrait compenser en réduisant notre consommation en enrichissant davantage.
Cet aspect rend compliqué d'estimer la durée que peuvent assurer les réserves d'uranium mondial, tout dépend du coût !
Cet aspect rend compliqué d'estimer la durée que peuvent assurer les réserves d'uranium mondial, tout dépend du coût !
Mais ça, j'en parle ici.
Quelque chose d'intéressant est le devenir de l'uranium appauvri.
On était partis dans un cycle avec 7000 tML d'uranium naturel ; typiquement, on va en tirer 1075 tML d'U enrichi, et le reste d'appauvri.
On était partis dans un cycle avec 7000 tML d'uranium naturel ; typiquement, on va en tirer 1075 tML d'U enrichi, et le reste d'appauvri.
Cet appauvri, on va soit le re-convertir en U3O8 en l'entreposer à Bessines (79) ou au Tricastin, soit le garder sous la forme d'UF6 dans des conteneurs très soigneusement étudiés pour, entreposés au Tricastin.
Et vous noterez que je parle d'entreposage, pas stockage. En effet, l'appauvri n'est pas considéré comme un déchet à ce jour : on va, déjà, en consommer une petite partie dans le procédé de recyclage, mais, surtout :
1) On peut toujours le réenrichir, en poussant par exemple l'appauvrissement de 0,3% à 0,2%, si on se retrouvait en difficultés d'approvisionnement en uranium (« réserve stratégique »
2) On pourrait entièrement le consommer en réacteurs surgénérateurs.
2) On pourrait entièrement le consommer en réacteurs surgénérateurs.
Le stock actuel d'Orano en France, il est de 310 000 tML d'uranium appauvri.
Avec des réacteurs surgénérateurs (lesquels n'existent pas à ce jour à échelle industrielle, mais la faisabilité a déjà été démontrée), ce sont des siècles, voire des millénaires de consommation.
Avec des réacteurs surgénérateurs (lesquels n'existent pas à ce jour à échelle industrielle, mais la faisabilité a déjà été démontrée), ce sont des siècles, voire des millénaires de consommation.
Donc on entrepose cette matière nucléaire. On pourrait en avoir environ 400 000 tML à horizon 2030, 470 000 tML à horizon 2040.
Et son utilisation future est tributaire d'un développement futur du nucléaire en France.
Et son utilisation future est tributaire d'un développement futur du nucléaire en France.
Vous imaginez donc l'enjeu que ça représente, si le nucléaire est désavoué et qu'il faut finalement considérer cette matière comme déchet ! Gros sujet de réflexion aussi, donc.
Et on va en rester là pour aujourd'hui, avec notre enrichi sur les bras :)
Prochaines étapes : en faire du combustible et enfourner tout ça dans nos réacteurs , faire cuire à feu vif 3 ans !
Bon dimanche :)
Prochaines étapes : en faire du combustible et enfourner tout ça dans nos réacteurs , faire cuire à feu vif 3 ans !
Bon dimanche :)
Oh, j'ajoute juste un petit truc.
J'ai dit qu'avec des surgénérateurs, on avait assez d'uranium en France pour des siècles ?
Donc plus besoin d'extraction minière ?
J'ai dit qu'avec des surgénérateurs, on avait assez d'uranium en France pour des siècles ?
Donc plus besoin d'extraction minière ?
Et vous vous souvenez de ce qu'on a dit sur la part de l'activité minière, dans l'impact environnemental du cycle du combustible ?
Il est donc naturel que les écologistes soient, quitte à subir le nucléaire, de très grands partisans du développement des surgénérateurs 😏
Oh wait...
@greenpeacefr, @jfjulliard, @EELV, @sandraregol, @WWFFrance, @pcanfin @corinnelepage, @FondationNH, @AudreyPulvar, @FranceInsoumise, @MathildePanot, une explication ?
Êtes-vous vraiment opposés à réduire l'impact environnemental du nucléaire par la surgénération ?
@greenpeacefr, @jfjulliard, @EELV, @sandraregol, @WWFFrance, @pcanfin @corinnelepage, @FondationNH, @AudreyPulvar, @FranceInsoumise, @MathildePanot, une explication ?
Êtes-vous vraiment opposés à réduire l'impact environnemental du nucléaire par la surgénération ?
@threadreaderapp, please unroll ! :)
Correctification : j'ai dis à un moment que l'enrichissement par diffusion gazeuse ne permettait pas des usages militaires. C'était faux :
(Je ne sais pas si ça permet d'enrichir jusqu'aux niveaux des bombes, mais au moins la prop. navale)
(Je ne sais pas si ça permet d'enrichir jusqu'aux niveaux des bombes, mais au moins la prop. navale)
