Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

Le nucléaire
Le procédé industriel actuel de traitement des combustibles usés repose aujourd’hui,
de façon quasi exclusive, sur le procédé PUREX. Basé sur l’extraction sélective de
l’uranium et du plutonium par un composé organique, le phosphate tributylique (TPB),
il a supplanté toutes les autres voies explorées pour la récupération du plutonium
dans les matières irradiées. Il est en particulier mis en œuvre à grande échelle en
France par AREVA (La Hague), au Royaume-Uni par BNFL (usine THORP à Sellafield)
et au Japon (Rokkasho-Mura). Il comporte plusieurs étapes :
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à l’issue d’une phase d’entreposage en piscine de quelques années permettant
une décroissance significative de la radioactivité du combustible et de la
puissance thermique qu’il dégage, les assemblages sont découpés en tronçons de
quelques centimètres ;
la matière nucléaire est ensuite dissoute dans de l’acide nitrique bouillant et
concentré. L’uranium et le plutonium sont ainsi mis en solution sous forme de
nitrates. Les effluents gazeux produits au cours de l’opération (oxydes d’azote,
produits de fission volatils, aérosols, etc.) font l’objet de traitements appropriés
(lavage, piégeage de l’iode, filtration, etc.) ;
intervient ensuite le procédé PUREX proprement dit. Il permet par l’affinité
sélective de la molécule du phosphate tributylique d’extraire l’uranium et le
plutonium sans extraire les actinides mineurs et les produits de fission. Cette
extraction de l’uranium et du plutonium est réversible, c’est-à-dire qu’en modifiant
certaines conditions chimiques on peut ramener en solution aqueuse les matières
extraites, ce qui permet d’effectuer en cascade des cycles d’extractiondésextraction
pour parvenir à des produits aussi purs que possible. La mise en
œuvre industrielle de cette phase, aujourd’hui complètement maîtrisée, est
extrêmement complexe, en raison notamment d’un niveau de radioactivité élevé,
voire très élevé, durant toutes les opérations, et de la nécessité de traiter et
recycler tous les produits intervenant dans le procédé ;
les produits du traitement des combustibles usés sont ensuite conditionnés : le
plutonium sous forme de poudre d’oxyde de plutonium (PuO 2
) destinée à l’usine
Melox, l’uranium de retraitement sous forme d’une solution de nitrate d’uranyle
qui sera ensuite convertie en oxyde d’uranium destiné à être ré-enrichi, puis
utilisé dans la fabrication d’assemblages combustibles. Les déchets font quant à
eux l’objet de conditionnements spécifiques selon leur nature et leur
radioactivité. Ils sont entreposés pour refroidissement jusqu’à leur expédition aux
clients.
En conclusion, le traitement des combustibles usés fait appel à des procédés de
haute technicité qui ont nécessité à la fois des efforts de R & D très importants et
l’acquisition d’un savoir-faire industriel remarquable. La France, par sa maîtrise de
cette technologie et la vitrine que constituent ses installations industrielles, est
extrêmement bien placée pour la valorisation à l’exportation de ses compétences. Les
marchés à l’international sont ceux des services de traitement-recyclage d’une part, et
ceux de l’exportation du savoir-faire industriel français dans ces domaines, sous
forme en particulier de conception ou de construction d’usines. Les usines de
traitement de Tokaï, tout d’abord, puis surtout de Rokkasho-Mura au Japon sont des
succès commerciaux très importants pour l’industrie française. L’usine MFFF en
construction aux États-Unis par le consortium AREVA-Shaw n’aurait pas vu le jour
sans les usines performantes de La Hague et de Melox. Les discussions en cours
avec la Chine aujourd’hui, demain peut-être avec les États-Unis, pour la construction
d’usines sur le modèle de La Hague et de Melox, illustrent que ces usines sont
Centre d’analyse stratégique - 89 - Août 2012
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