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Le cycle du combustible nucléaire

Les centrales nucléaires produisent de l’électricité à partir de vapeur d'eau produite par la chaleur dégagée par la fission des atomes d’uranium 235.
Avant d’être chargé dans les réacteurs, l’uranium naturel subit une série de transformations appelées "cycle du combustible". 
En France, le combustible nucléaire usé est retraité et en partie recyclé avant d’être de nouveau réutilisé.
Les étapes successives du cycle du combustible sont les suivantes:
  1. L’extraction du minerai

    La première étape consiste à extraire le minerai qui contient environ 0,1% d’uranium comprenant plusieurs isotopes. Les roches sont ensuite concassées et finement broyées.
     
  2. La concentration

    L’uranium subit différentes opérations chimiques permettant d'obtenir un concentré d'uranates, sous forme de poudre jaune, appelé « Yellow cake ».
     
  3. La conversion

    Après avoir été débarrassé de ses impuretés, le concentré est converti par AREVA NC en tétrafluorure d’uranium (UF4)  à Malvési, près de Narbonne, puis en hexafluorure (UF6) à Pierrelatte.  
     
  4. L’enrichissement

    A l’origine, l’uranium naturel contient principalement deux isotopes radioactifs : 99,30% d’ 238U et 0,70% d’ 235U. L'opération d'enrichissement permet de passer à un taux d’ 235U de 3 à 5 % nécessaire au fonctionnement des réacteurs à eau pressurisée. L'enrichissement est désormais réalisé par centrifugation. 
    En France, ce procédé est mis en œuvre par la Société d'Enrichissement du Tricastin (SET - Groupe AREVA) dans l'usine Georges Besse II à Pierrelatte.
     
  5. La fabrication du combustible

    © AREVA FBFC – Y.GEOFFRAYAprès enrichissement, l’hexafluorure d’uranium (UF6) est transformé en oxyde d’uranium (UO2) se présentant sous la forme d’une poudre noire. Celle-ci va être comprimée en forme de cylindres d’un centimètre de long puis traitée dans un four de frittage.
    Les pastilles ainsi obtenues sont empilées dans des gaines en zirconium de 4 mètres de long, dont les extrémités sont obturées de manière étanche. Pour un réacteur, environ 50 000 crayons ainsi constitués sont regroupés sous forme "d'assemblages combustibles" pour former un coeur.

    AREVA NP fabrique du combustible à base d'uranium naturel (UNat) ou d'uranium de retraitement (URt) sur son site de Romans-sur-Isère.
     
  6. L’utilisation du combustible en CNPE (centre nucléaire de production d'électricité)

    ©ONET_paluelLe combustible, chargé dans la cuve du réacteur, va subir des transformations neutroniques au cours de son utilisation. A partir d'un certain degré d'usure, il est retiré du réacteur et entreposé dans une piscine qui permet son refroidissement et sa décroissance radioactive dans des conditions sûres.
     


  1. Le retraitement

    Après son déchargement, le combustible contient encore de la matière fissile utilisable (plutonium 239 généré à partir de l'uranium 238 fertile et uranium 235). Le "retraitement" effectué dans l'établissement de la Hague (AREVA NC) a pour but de récupérer cette matière fissile (plus de 90%), afin de la réutiliser pour la fabrication d’un nouveau combustible appelé MOX (mélange d'oxydes de plutonium et  d’uranium). Ce nouveau combustible est élaboré par AREVA NC dans l'installation MELOX à Marcoule. Au cours de cette opération de retraitement, les déchets radioactifs ultimes de haute radiotoxicité sont séparés et font l’objet d’un stockage adapté.