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Nucléaire : tri sélectif et recyclage

Vue générale de l'usine de traitement AREVA, établissement de Marcoule

Dossier Recyclage / Métiers et expertises

AREVA se positionne comme l’acteur de référence dans le domaine du recyclage des combustibles usés, à l’échelle internationale. Ces activités participent à une gestion durable des combustibles usés en recyclant les matières valorisable et en conditionnant de manière sûre et stable les déchets.

Le traitement consiste à trier les différents composants du combustible usé :

  • L'uranium (95 %) et le plutonium (1 %), en vue de leur recyclage dans de nouveaux combustibles (à uranium de retraitement et MOX).
  • Les déchets ultimes (4 %), non recyclables en vue de leur conditionnement dans une matrice de grande durabilité, avec un volume et une radiotoxicité aussi bas que possible.

Cette solution, qui permet de gérer avec efficacité la fin du cycle du combustible nucléaire, a été choisie par la France, le Japon, les Etats-Unis.pour lesquels l'utilisation optimale de l'énergie nucléaire est une priorité.

Le MOX, un succès croissant

Utilisé depuis 1972 en Allemagne, le combustible MOX a été introduit en 1987 dans les centrales nucléaires françaises. 21 réacteurs reçoivent du combustible MOX. Ce combustible contribue ainsi à produire environ 10% de la production électrique nationale.
Depuis les années 1980, d’autres pays ont choisi de recourir à ce combustible recyclé, comme la Belgique, la Suisse ou les États-Unis. 70 réacteurs à travers le monde ont ainsi produit de l’électricité à partir du MOX.

  • Maturité industrielle
    Vue d'ensemble de l'usine MELOX de fabrication de combustibles MOX

    Des installations de traitement de l'uranium URT (uranium issu du traitement), au traitement des déchets nucléaires à à l'usine d'AREVA à la Hague, en passant par la fabrication du MOX à MELOX, filiale d'AREVA. La France, par l'intermédiaire d'AREVA, est à la pointe en matière de recyclage des combustibles usés et a atteint une maturité industrielle qui s'exporte.

    Un ensemble industriel cohérent pour l'aval du cycle du combustible

    Revue des principaux atouts qui composent l'outil industriel d'AREVA :

    • Le site AREVA de La Hague assure le traitement des combustibles usés. Les combustibles usés arrivant à La Hague proviennent de centrales françaises et étrangères, ainsi que de réacteurs expérimentaux de recherche. Une fois séparés au sein de l’usine, les matières et les déchets ultimes sont conditionnés sur le site. Entré en service en 1966, l’établissement de La Hague est le plus important site industriel de ce type au monde.
      Cette activité consiste notamment à :
      • séparer, par un ensemble de procédés mécaniques et chimiques, les matières valorisables, des déchets ultimes non recyclables (produits de fission et actinides mineurs),
      • conditionner l’uranium et le plutonium pour leur recyclage,
      • conditionner les déchets ultimes du combustible et les déchets technologiques.
    • L'usine MELOX fabrique des assemblages combustibles MOX destinés à alimenter les réacteurs à eau légère de différents pays. (France, Japon, Allemagne, …).
      Elaboré à partir d'un mélange d'oxydes d'uranium et de plutonium, le combustible MOX permet de recycler le plutonium issu des combustibles usés récupéré lors de la première étape du recyclage réalisée à La Hague.
      Depuis l'arrêt de la production de l'usine AREVA NC Cadarache en juillet 2003, l'ensemble des fabrications MOX du groupe AREVA sont réalisées sur le site industriel de MELOX.
      AREVA est aujourd'hui le leader mondial de la fabrication de combustibles MOX avec près de 10% du parc mondial des réacteurs à eau légère (PWR et BWR) chargé depuis plus de 40 ans.

    Les années 90 : programmes de recyclage et réacteurs "moxés"

    L'activité de recyclage repose sur la fabrication de combustibles MOX, combustible mixte d'oxyde d'uranium et de plutonium. Recyclé dans un combustible MOX, un gramme de plutonium permet de produire autant d'électricité qu'une tonne de pétrole. Ce procédé de recyclage s'est développe depuis les années 90...

    • EDF utilise du MOX depuis 1987. Aujourd'hui, en France, 20 tranches EDF de 900 MW sont chargées en MOX et 8 autres réacteurs peuvent être autorisés à le faire.
    •  Le Japon a récemment chargé en MOX ses premiers réacteurs. Les électriciens japonais prévoient de charger 16 à 18 autres réacteurs d'ici à l'an 2010. Les premiers combustibles MOX AREVA ont déjà été livrés au Japon.
    • En Europe, le chargement de réacteurs en combustibles MOX est, depuis plus de vingt ans, une réalité (dès 1972 en Allemagne, où 10 réacteurs sont aujourd'hui chargés en MOX, depuis 1984 en Suisse et depuis 1995 en Belgique).

    L'industrie tri et recyclage référence de l'avance technologique française

    AREVA est à la pointe en matière de recyclage des déchets nucléaires, le groupe exporte sa technologie :

    • Le Japon construit actuellement une usine de traitement de combustibles usés sur le site de Rokkasho-Mura, en utilisant des technologies AREVA/CEA (Commissariat à l'Energie Atomique) spécifiquement mises en œuvre par SGN, filiale d'ingénierie de AREVA.
    • Les Etats-Unis et la Russie ont clairement montré leur intérêt pour les technologies liées au recyclage, permettant de reconvertir rapidement à des fins civiles des quantités importantes de matières militaires issues du démantèlement des armes nucléaires en surplus : "brûler" le plutonium militaire dans des réacteurs permet, en effet, de le ramener aux caractéristiques d'un plutonium civil et d'écarter tout nouvel usage militaire tout en produisant de l'électricité.
    • Aux États-Unis, AREVA s'est associé notamment avec l'électricien Duke Energy, l'un des plus importants producteurs électro-nucléaires aux USA, qui a répondu à l'appel d'offres du Département de l'Énergie (DOE) concernant la construction d'une usine de fabrication de combustibles MOX et leur utilisation dans des réacteurs américains. La construction de l'usine suit son cours.

    Pourquoi traiter les déchets nucléaires étrangers à la Hague ?

    La transformation en France du plutonium provenant de combustibles usés étrangers, traités à La Hague, a de nombreux avantages :

    • développer une activité industrielle en France
    • conditionner ce plutonium sous la forme la plus appropriée en vue du transport du plutonium vers le pays d'origine
    • conditionner les déchets sous une forme convenable

  • Une solution économique
    Usine de traitement des combustibles usés AREVA, établissement de la Hague

    Traiter et recycler les combustibles nucléaires usés engendrent des coûts mais ces dépenses s'avèrent limitées en comparaison des ressources économiques qui en résulte.

    Des coûts limités

    Dans le coût du kWh (kiloWatt heure) sont inclus l'ensemble des charges liées à l'aval du cycle :

    • entreposage et traitement des combustibles usés
    • conditionnement à La Hague
    • stockage futur des déchets ultimes
    • démantèlement futur des installations de La Hague.

    On estime que le coût du recyclage des combustibles usés et de la gestion des déchets radioactifs représente entre 2 % et 6 % du coût du kWh (selon le taux d’actualisation utilisé). En France, il est inclut dans le coût du kWh.
    Différentes études montrent que le coût du recyclage des combustibles usés est comparable à celui de leur stockage direct (de l’ordre d’1,5 € par MWh)

    Selon le rapport d'experts (M.Charpin, B.Dessus, R.Pellat) remis au Premier Ministre le 28 juillet 2000, l'abandon de cette stratégie de recyclage au profit d'un simple stockage en l'état des combustibles usés diminuerait de 1 % seulement le coût total du kWh, sur l'ensemble de la période 1977-2050 examinée dans leur étude. Cette option serait en contradiction avec la philosophie et la réglementation françaises qui ont prévalu jusqu'à présent pour le nucléaire comme pour les autres industries, à savoir la minimisation des quantités ultimes de déchets à stocker définitivement. Dans les installations de La Hague en particulier, on met en œuvre des moyens coûteux pour limiter au strict minimum (0,1 à 0,2 %) les quantités de plutonium pouvant subsister dans les déchets ultimes.

    A ce jour, grâce aux autorisations, le coût industriel du traitement est stable et basé sur des contrats fermes. Inversement, l'évacuation directe des combustibles usés n'a pas encore été mise en œuvre à l'échelle industrielle. Renoncer au traitement et au recyclage, ce serait s'engager dans une voie d'attente et dans des opérations différées dont les coûts ne sont pas encore bien définis.

    Gain sur la compétitivité économique du cycle du combustible

    Le recyclage nécessite de construire des usines comme La Hague et Melox et de les exploiter. A contrario, le recyclage génère des revenus puisque de l’uranium et du plutonium sont récupérés afin de fabriquer du combustible qui a une valeur de marché.
    Compte tenu du prix actuel de l’uranium, le bilan de ces coûts et de ces revenus est globalement neutre par rapport à un cycle du combustible ouvert.

    Dans le futur, le scénario le plus probable est une augmentation du prix de l’uranium sous l’effet de la croissance de la demande, et dans un tel scénario, la compétitivité du cycle fermé sera renforcée.

  • Une solution responsable
    Cellule d'entreposage du plutonium

    Le recyclage permet de récupérer et de réutiliser 96 % du combustible usé. Ces procédés représentent une gestion responsable  du traitement des combustibles nucléaires usés.

    Une économie de matières premières énergétiques

    • L'uranium et le plutonium présents dans une tonne de combustibles usés représentent la même valeur énergétique que 20 000 tonnes de pétrole.
    • Un seul gramme de plutonium recyclé dans un combustible MOX permet de produire autant d'électricité qu'une tonne de pétrole.
    • Le tri et recyclage des combustibles déchargés annuellement par EDF permet d'économiser jusqu'à 25 % des ressources naturelles d'uranium nécessaires au fonctionnement des réacteurs français.

    Une gestion optimisée des déchets ultimes

    A chaque catégorie de déchets correspondent des conditionnements stables, internationalement agréés, adaptés au stockage de longue durée.

    Diminution de la quantité et de la toxicité des déchets

    • Le volume des déchets ultimes à stocker est divisé par cinq tandis que la radiotoxicité est diminuée de l'ordre d'un facteur dix.
    • Le plutonium, composant majeur de la radiotoxicité du combustible usé, est ainsi consommé au lieu d'être enterré.

    L'engagement d'un "zéro impact" des rejets

    L'impact des rejets des installations nucléaires sur les populations est aujourd'hui très inférieur (au moins d'un facteur dix) au seuil réglementaire fixé par précaution par les instances internationales de radioprotection.

    C'est dans cet esprit qu'AREVA s'est engagé sur le zéro impact de ses activités.

  • Les déchets étrangers
    Aire de stockage des déchets technologiques de l'usine de traitement des combustibles usés AREVA

    Le traitement des déchets nucléaires étrangers est réglementé par des contrats et des lois. De manière générale, aucun déchet étranger ultime n'est stocké en France.

    Des contrats pour le renvoi des déchets ultimes

    Les contrats aujourd'hui en cours à La Hague ont été signés à la fin des années 70 et sont exécutés depuis pour EDF dans l'usine UP2 et pour les électriciens étrangers dans l'usine UP3. Les usines ont d'abord été construites et ont atteint leurs pleines capacités en 1996.

    Le renvoi des déchets supposait, au préalable, l'agrément, par les diverses autorités de sûreté, des spécifications de conditionnement des déchets et la réalisation des équipements nécessaires. Les spécifications des produits vitrifiés ont été agréées en France en 1988, puis à l'étranger en 1989 et 1990.

    La concertation, les vérifications et les accords nécessaires menés en coopération entre industriels, administrations et gouvernements français et étrangers concernés, ont conduit aux premiers retours de produits de fission vitrifiés en 1995.

    Ces premiers retours étaient en direction du Japon,vers l'Allemagne en 1996, une seconde fois vers ces deux pays en 1997 et vers la Belgique en 99-2000.

    Droit et gestion des déchets étrangers

    La loi du 30 décembre 1991 a été préparée pour définir et contrôler notamment le processus de réalisation du stockage des déchets à haute activité et à vie longue. L'article 3 de la loi interdit en France le stockage de déchets étrangers. Cette loi reprend un principe prévu dans les contrats UP3 et les accords gouvernementaux.

    A la demande des pouvoirs publics et des clients d'AREVA, une comptabilité des déchets a été mise en place ; véritable comptabilité analytique, elle permet d'attribuer à chaque client la quantité de déchets qui doit lui revenir dans chaque catégorie. Elle est auditée par Bureau Veritas (mandaté par les clients) et par l'APAVE (mandaté par la Direction Générale de l'Energie et des Matières Premières du ministère chargé de l'Énergie).

    Les quantités de déchets affectées aux clients étrangers sont entreposées dans l'usine de traitement de La Hague avant expédition grâce aux contrats et à la loi du 30 décembre 1991 ; par définition, il n'y a donc aucun déchet étranger dans les stockages français (installations de l'ANDRA).