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Fabriquer des combustibles recyclés
AREVA a développé des solutions permettant de récupérer 96 % des matières issues du combustible usé. L'activité de recyclage consiste à utiliser l'uranium et le plutonium issus de ce combustible usé pour la fabrication de nouveaux combustibles, comme le "MOX", mélange d'oxydes d'uranium et de plutonium.
Un procédé haute technologie pour la fabrication du combustible MOX
Le combustible MOX (Mixed Oxyde fuel) est un mélange d’environ 93 % de poudre d’uranium appauvri et de 7 % de poudre d’oxyde de plutonium.
La fabrication du combustible MOX s'apparente à celle des combustibles à oxyde d'uranium. Elle se déroule en 5 phases :
- Le mélange des poudres : constitution d’un mélange primaire, à partir de poudres d'oxyde de plutonium, d'oxyde d'uranium appauvri et de chamotte obtenue à partir de pastilles rebutées. De l’uranium appauvri est ajouté à ce mélange primaire afin d'obtenir la teneur précise requise par les clients (entre 3 et 12 %). Ce mélange final est appelé mélange secondaire.
- Le frittage : le mélange obtenu est compacté sous forme de pastilles. Celles-ci sont cuites dans un four à haute température pour être converties en céramique.
- La rectification : les pastilles sont rectifiées entre deux meules afin d'obtenir le diamètre requis, au micron près. Les pastilles non conformes sont renvoyées en amont pour y être recyclées sous forme de chamotte.
- Le grainage : les pastilles sont ensuite insérées dans des tubes en alliage de zirconium appelés "crayons". Chaque crayon mesure environ 4 mètres de long et est composé d'environ 320 pastilles en fonction des exigences des clients. Les crayons sont ensuite soigneusement nettoyés, puis contrôlés.
- L’assemblage : cette dernière étape consiste à insérer les crayons dans une structure métallique pour former un "assemblage". Cet assemblage constitue le produit fini livré au client. Ces assemblages sont également soumis à des contrôles de fabrication, afin de vérifier leur futur comportement en réacteur.
Près de 130 paramètres qualité sont ainsi contrôlés tout au long du procédé de fabrication.
MELOX, une position de leader
Réception des conteneurs de plutonium à l'usine de MELOX à Bagnols sur Cèze en France
AREVA est leader mondial en matière de fabrication de combustible MOX avec plus de 1 570 tonnes de métal lourd (tML) et plus de 3000 assemblages produits depuis le démarrage de l'usine AREVA MELOX en 1995. En 2010, 128 tonnes de MOX ont été produites au niveau mondial, dont 134 tML sur le site industriel de MELOX, ce qui correspond à une part de marché du groupe AREVA de l’ordre de 95 %.
Cadarache : un démantèlement programmé
Tunnel de manutention et de stockage - Melox.
L'usine AREVA de Cadarache (France - Bouches-du-Rhône) a cessé ses activités commerciales fin juillet 2003. Elle prend aujourd’hui en charge les opérations de conditionnement des rebuts de fabrication sous forme de crayons, ainsi que des travaux de Recherche et Développement appliqués. Son démantèlement qui a débuté en 2008 doit se poursuivre jusqu'en 2012.
L'utilisation du combustible MOX dans le monde
Le comportement en réacteur du combustible MOX, obtenu grâce au recyclage du plutonium, est globalement comparable à celui du combustible à l'uranium enrichi.
Une solution utilisée depuis plus de 35 ans
Le combustible MOX est utilisé depuis 1972 en Allemagne, 1984 en Suisse, 1987 en France, 1995 en Belgique.
- En France, 21 réacteurs sont techniquement adaptés pour recevoir ce type de combustible. Ces réacteurs produisent environ 7 % de la production électrique nationale. Des demandes d’autorisation d‘EDF pour charger d'autres réacteurs sont en cours.
- Au Japon, le programme de recyclage des combustibles usés se poursuit depuis la relance du programme nucléaire japonais en 2006. En 2009, 2 campagnes de fabrication ont été réalisées par MELOX pour les électriciens KYUSHU et KANSAI. Parallèlement, les combustibles fabriqués en 2008 pour les électriciens SHIKOKU, KYUSHU et CHUBU ont été livrés au Japon en mai 2009. L’unité Genkai 3 de l’électricien KYUSHU a réalisé le 2 décembre 2009 la première production d’électricité commerciale à partir de combustibles MOX au Japon.
Deux autres électriciens ont signé en 2009 un contrat de fabrication : EPDC et CHUGOKU. Des négociations sont actuellement en cours avec d’autres compagnies électriques. Au total, 11 électriciens japonais ont prévu de charger en MOX leurs centrales nucléaires.
- Aux Etats-Unis, AREVA, en partenariat avec le Groupe Shaw, poursuit, pour le compte du ministère de l’Énergie américain (DOE), la construction de l'usine MFFF (Mixed Fuel Fabrication Facility) de fabrication de combustible MOX à partir de plutonium d'origine militaire. Ce projet s'inscrit dans le cadre des accords signés entre les Etats-Unis et la Russie pour recycler le plutonium, issu du démantèlement des armes nucléaires déclarées en excès, sous forme de combustible à usage civil.
- La Chine a inscrit le recyclage dans sa politique de gestion des combustibles usés. AREVA a réalisé des études exploratoires sur le recyclage des combustibles usés.
Le MOX, un combustible issu du recyclage
AREVA a développé des solutions permettant de recycler 96 % du combustible nucléaire usé. Le MOX (Mixed Oxyde fuel), mélange de poudre d’uranium appauvri et de poudre d’oxyde de plutonium, est actuellement fabriqué dans l’usine MELOX de Bagnols-sur-Cèze, en France.
EUROFAB
Les Etats-Unis et la Russie ont décidé de recycler leur plutonium militaire déclaré en excès dans des réacteurs nucléaires civils.
La technologie et les compétences d’AREVA, en matière de recyclage du plutonium et de fabrication de combustible MOX ont été retenues par ces 2 pays.
Fin 2004, AREVA a réceptionné 140 kg de plutonium militaire américain destinés à la fabrication de crayons de combustibles MOX. Une fois réalisés par AREVA, les 4 assemblages MOX sont retournés aux Etats-Unis en 2005. Après plusieurs tests, ces combustibles MOX sont maintenant placés dans le réacteur REP de Catawba exploité par l’électricien Duke Power depuis juin 2005.
Au vu de la réussite de cette opération, le gouvernement américain a décidé le 11 avril 2007 la construction d’une usine de fabrication de MOX à laquelle AREVA est associé au sein du consortium DUKE-AREVA-Stone&Webster. La future usine MFFF (Mox Fuel Fabrication Facility) sera localisée en Caroline du Sud sur le site de Savannah River.
