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Transport de combustible MOX de France vers le Japon

Le Japon a fait le choix du cycle « fermé » du combustible, c’est-à-dire incluant le recyclage de ses combustibles usés sous forme de combustible MOX.

Depuis plus de 40 ans, AREVA, leader mondial dans ce domaine, est présent auprès de ses clients électriciens japonais. 3 étapes majeures marquent cette coopération de longue date.

  • Les accords signés avec dix électriciens japonais en 1975 et en 1978 pour le traitement de 3000 tonnes de combustibles usés par l’usine AREVA de la Hague (Manche). L’ensemble des déchets ultimes de haute activité générés lors de ces opérations ont été retournés au Japon entre 1995 et 2007.
  • L’accord de transfert de technologie signé avec Japan Nuclear Fuel Limited (JNFL) en 1987 pour la construction d’une usine de traitement des combustibles usés identique à celle de la Hague sur le site japonais de Rokkasho-Mura. AREVA fournit à JNFL un appui technique pour le démarrage commercial de cette usine. Ce partenariat a été renforcé en juin 2013 par une série d’accords signés en présence du Premier ministre Japonais et du président de la République Française.
  • La fabrication, dans l’usine AREVA Melox (Gard), d’assemblages MOX intégrant le plutonium extrait des combustibles usés traités à la Hague. AREVA a signé des contrats de fabrication avec huit électriciens japonais et déjà réalisé dans ce cadre cinq acheminements de combustible MOX (en 1999, 2001, 2009, 2010 et 2013). Le 6ème transport de combustible MOX vers le Japon va avoir lieu prochainement.

Le déroulement des opérations

  • Le combustible MOX, destiné aux électriciens japonais, est fabriqué dans l’usine AREVA Melox, dans le Gard, avant d’être chargé dans des emballages de transport spécifiques.
  • Ces emballages sont acheminés vers le Japon par voie maritime à bord de navires spécialisés du même type que ceux déjà utilisés pour les transports de combustibles usés et de résidus vitrifiés.
  • Arrivés au Japon, les emballages de transport sont acheminés vers les centrales nucléaires où sera chargé le combustible MOX.

Qu’est-ce que le MOX ?

Le combustible MOX est constitué d'un mélange d'uranium et de plutonium. La teneur en plutonium varie de 3 à 12 % selon le type de combustible. Le combustible MOX est fabriqué à l’usine AREVA Melox après traitement des combustibles usés à l’usine AREVA de la Hague (Cotentin). Il est conditionné sous forme de pastilles logées dans des gaines d’alliage métallique, elles-mêmes placées dans des structures qui forment les assemblages combustibles.

La première étape du procédé de fabrication du combustible MOX consiste à mélanger de façon homogène des poudres d'uranium et de plutonium. Ce mélange est alors pressé sous forme de pastilles cylindriques qui sont ensuite durcies par cuisson (frittage) à haute température (environ 1700°C) à l'instar du processus de fabrication de la céramique. Les pastilles, ainsi semblables à de la pierre, sont insérées dans des tubes appelés crayons. Les crayons sont alors placés dans des structures métalliques pour former des assemblages combustibles MOX.

44 réacteurs dans le monde ont produit de l’électricité grâce au MOX depuis 1972. Les autorités de sûreté nucléaire des 6 pays utilisant le MOX (Allemagne, Belgique, Suisse, Japon, France, Etats-Unis) ont analysé le comportement du MOX dans les réacteurs commerciaux, y compris en situation d’accident grave, et ont conclu que ce combustible présentait le même niveau de sûreté que les combustibles « classiques » fonctionnant avec de l’uranium faiblement enrichi.

Un transport ultra sécurisé

Les assemblages de combustibles MOX sont transportés dans des emballages spécifiques adaptés au transport maritime, agréés par les Autorités britanniques, françaises et japonaises. L’emballage TN®12/2, conçu pour assurer la sûreté du transport, pèse près de 100 tonnes, mesure près de 6 mètres de long et plus de 2 mètres de diamètre. Il peut contenir jusqu'à huit assemblages. Les transports maritimes de combustible MOX s'effectuent à bord de navires spécialement conçus pour le transport de matières nucléaires.

Les emballages, les navires ainsi que l'organisation logistique de ces opérations obéissent aux exigences les plus rigoureuses des réglementations internationales et nationales applicables, et en particulier celles relatives à la sûreté des transports (recommandations de l'Agence Internationale de l'Energie Atomique et réglementations de l'Organisation Maritime Internationale).

Le combustible MOX entre dans la catégorie des matières nucléaires requérant des mesures de protection physique particulièrement rigoureuses. L'organisation du transport de combustible MOX vers le Japon intègre des dispositifs de protection physique conséquents destinés à assurer que les navires et leur cargaison sont protégés contre les risques de vols ou de sabotage.

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Pourquoi du combustible MOX est-il transporté de la France vers le Japon ?

Tokyo

Le Japon a fait le choix du cycle « fermé » du combustible. Ce choix assure une gestion cohérente des combustibles usés et des déchets nucléaires par le traitement des combustibles usés, le conditionnement des déchets ultimes et le recyclage des matières valorisables : l'uranium et le plutonium. 44 réacteurs dans le monde ont produit de l’électricité grâce au MOX depuis 1972.

Le plutonium, récupéré lors du traitement, est prêt à être réutilisé dans des réacteurs sous la forme de combustible MOX. L'utilisation du MOX offre de nombreux avantages :

  • le plutonium présente un potentiel énergétique formidable : 1 gramme de plutonium permet de produire autant d’énergie qu’1 tonne de pétrole.
  • il réduit l’impact sur l’environnement en réduisant le volume et la radiotoxicité des déchets ultimes de haute activité destinés au stockage définitif.
  • il contribue à la non-prolifération en réduisant l’inventaire de plutonium.

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Qu'est-ce que le combustible MOX ?

Crayons de combustibles MOX

Le MOX, mélange d’oxydes d’uranium et de plutonium, est un combustible recyclé utilisé dans les centrales nucléaires pour produire de l’électricité. Depuis 45 ans, près de 10 % du parc mondial de réacteurs a déjà utilisé du combustible MOX.

Tous les réacteurs dans le monde contiennent 1 % de plutonium issu de la dégradation de l’uranium. Le plutonium est avant tout une matière première issue du recyclage des combustibles usés. Le recycler, permet de limiter la consommation d’uranium naturel en valorisant son fort potentiel énergétique : un gramme de plutonium est l’équivalent de plus d’une tonne de pétrole.

La proportion de plutonium varie selon le type de combustible : elle est généralement comprise entre 3 et 12%.

Le combustible MOX répond aux mêmes exigences de sûreté qu’un combustible à l’uranium enrichi. Il dispose des mêmes performances et d’un comportement en réacteur comparable.

L'expérience opérationnelle du combustible MOX en termes d'utilisation et de fabrication est aujourd'hui comparable à celle du combustible à l'UO2.

Usine MELOX de fabrication du combustible MOX - Marcoule

Usine MELOX de fabrication du combustible MOX
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Principes généraux du procédé de fabrication du MOX

Le procédé de fabrication du MOX utilisé sur le site AREVA MELOX comporte sept étapes :

• étape 1 et 2 : le mélange primaire et secondaire des poudres d’oxydes de plutonium et d’uranium,
• étape 3 : le pastillage,
• étape 4 : la cuisson à haute température (le frittage),
• étape 5 : la rectification des pastilles entre deux meules pour obtenir le diamètre requis,
• étape 6 : la fabrication des crayons (gainage)
• étape 7 : la fabrication des assemblages combustible MOX.

 Plus de 125 contrôles qualité-produit sont menés tout au long du procédé de fabrication.

decorative

 

Pastille de MOX, Crayons combustibles MOX, Assemblage combustible MOX.

Assemblage combustible MOX

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Comment le combustible MOX est-il utilisé en réacteur ?

Centrale nucléaire chargée en combustible MOX : Saint-Laurent-des-Eaux (France)

En France, 24 des 58 réacteurs français peuvent fonctionner avec 30% de MOX et 70% à l’uranium enrichi. Ce combustible assure actuellement 10 % de la production d’électricité française d’origine nucléaire, et chacun de ses assemblages permet d’alimenter l’équivalent d’une ville de 100 000 habitants pendant un an.

Le combustible MOX répond aux mêmes exigences de sûreté qu’un combustible à l’uranium enrichi. Il dispose des mêmes performances et d’un comportement en réacteur comparable.

Le réacteur EPR™, conçu par AREVA, est capable de recevoir jusqu’à 100% de combustible MOX.

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Le combustible MOX présente-t-il des risques au regard de la prolifération ?

Crayons combustible MOX

A chaque étape du processus de recyclage, les matières nucléaires sont placées sous le contrôle des Autorités compétentes nationales et internationales (dont Euratom et AIEA).

Une fois recyclé en combustible MOX, le plutonium civil voit ses propriétés s’éloigner encore davantage de celles du plutonium militaire. Cela revient à comparer de l’essence sans plomb et du kérosène, ou essayer de faire voler un avion avec du sans plomb.

D’ailleurs, les États-Unis ont fait appel à la technologie d’AREVA dans le cadre du projet de construction d’une usine de fabrication de combustibles MOX. Ce projet s’inscrit dans la démarche du transfert de technologie signé entre AREVA et le département américain de l’énergie (DOE). En effet, ce dernier a fait le choix de la technologie AREVA pour réduire son stock de plutonium d’origine militaire et l’utiliser à des fins civiles au travers du combustible MOX, immobilisant ainsi les matières nucléaires militaires déclarées en excès.

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Garanties de sécurité et de protection des matières nucléaires

L'industrie du cycle du combustible offre toutes les garanties de sécurité et de protection des matières nucléaires. Le plutonium, avant sa transformation effective en MOX, est entreposé dans des bâtiments sécurisés et protégés. Ces bâtiments sont sous la surveillance constante des responsables du site, sous la stricte supervision des Autorités nationales et internationales. A l'instar de l'ensemble des installations liées au nucléaire commercial, les usines de fabrication de combustible MOX sont sous le contrôle des Autorités compétentes nationales et internationales, en particulier l'AIEA et Euratom. L'utilisation du MOX en réacteur ainsi que son transport obéit à la même logique.

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Comment le combustible MOX est-il transporté vers le Japon ?

La sûreté des emballages

Les emballages de transport, qui appartiennent à la catégorie des emballages de Type B, répondent à l'ensemble des critères techniques établis pour garantir la sûreté des opérations en conditions normales mais aussi extrêmes.

Les emballages sont soumis à une série de tests très contraignants permettant de valider leur résistance et de garantir leur niveau de sûreté. Les tests réglementaires de l'AIEA, simulant les conditions accidentelles de transport, comprennent deux types d'épreuves de chute : une chute libre de 9 mètres sur une surface indéformable et une chute de 1 mètre sur un poinçon en acier. L'emballage, après avoir subi ces épreuves de chute, est soumis à un test de feu enrobant de 800°Celsius pendant 30 mn, puis à un test d'immersion jusqu’à 200 mètres.

A l'issue de ces épreuves, l'emballage doit conserver la totalité de son étanchéité et de ses fonctions de confinement afin de maintenir le niveau de rayonnement extérieur dans les limites internationales admises.

Une analyse de sûreté complète des emballages a montré que tous les critères de sûreté (intégrité de la structure, tenue à la chaleur, confinement, blindage et maintien de la sous-criticité) étaient respectés. La sûreté des emballages de transport, tant en situation normale qu'en situation extrême, est ainsi assurée.

Schéma représentant un emballage de transport TN 12/2

Les caractéristiques de sûreté des navires

Les navires utilisés pour le transport d'assemblages combustibles MOX mais aussi de résidus vitrifiés vers le Japon appartiennent à la flotte PNTL, filiale commune d’INS (62,5%), d'AREVA au travers de sa filiale TN International (12,5%) et des compagnies japonaises d'électricité (25%).

Ces navires, longs de plus de 100 mètres et larges de plus de 16 mètres, ont une autonomie suffisante en carburant pour effectuer le voyage sans escale. Ils sont conformes aux normes et critères de l'Organisation Maritime Internationale, à la réglementation des transports du Ministère japonais des Transports (MLIT) et à celles des Autorités compétentes françaises et britanniques.

Avec plus de 5 millions de milles parcourus sans aucun incident ayant entraîné de rejet de radioactivité, les navires PNTL présentent un niveau de sûreté inégalé.

Les navires sont équipés en particulier :


• d'une structure double fond et double coque permettant de minimiser les dommages et de garantir la sûreté en cas d'accident,
• de systèmes redondants de navigation, de communication, de production électrique et de refroidissement,
• d'un système anti-incendie complet de détection et d’extinction disponible en cas d'urgence,
• d'un dispositif de secours pour la production d'électricité,
• de deux moteurs et de deux hélices,
• d'un système de mesure des radiations,
• de systèmes de navigation et de suivi par satellite.

Un dispositif d'intervention d'urgence a été mis en place; il couvre le monde entier et assure la disponibilité d'une équipe d'intervention et de sauvetage 24h/24.

Schéma sur le transport maritime du combustible MOX vers le Japon

Image International Nuclear Services/PNTL



Deux navires, naviguant de conserve, sont utilisés pour le transport de combustible MOX d'Europe vers le Japon. Ce mode de navigation fait partie des mesures de protection physique exigées par l'accord de 1988 entre les Etats-Unis et le Japon (Accord pour la Coopération dans le domaine de l'Energie Nucléaire à des Fins Pacifiques).

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Quelles sont les mesures de protection physique mises en oeuvre ?

Le combustible MOX appartient, en raison de ses caractéristiques nucléaires, à la catégorie de matières nécessitant le plus d'exigeance en termes de protection physique. Des mesures de protection physique particulièrement étendues ont été incorporées en conséquence au plan de transport maritime des combustibles. L'objectif est de s'assurer que les navires et leurs cargaisons sont protégés contre toute menace de vol ou de sabotage.

Les mesures mises en œuvre sont en accord ou dépassent les standards de protection physique établis par les textes suivants :

• La convention sur la Protection Physique des Matières Nucléaires (AIEA/INFCIRC 274),
• Les recommandations sur la Protection Physique des Matières Nucléaires publiées par l'AIEA (AIEA/INFCIRC 225).

Les Autorités de quatre états souverains - Grande-Bretagne, Etats-Unis, Japon et France - ont ainsi validé l'ensemble des modalités de ce transport, considérant en particulier que le dispositif de protection physique mis en œuvre assurait pleinement aux matières transportées le niveau de protection requis.

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Quel est le cadre réglementaire applicable au transport de MOX ?

L'ensemble des matériels utilisés et des opérations effectuées dans le cadre du transport de combustibles MOX de la France vers le Japon est conforme aux réglementations internationales et nationales applicables.

Les organisations internationales définissent, avec le concours des états membres, les recommandations et réglementations applicables. Au niveau national, chaque pays édicte ses propres législations et réglementations, établies en cohérence avec celles des organisations internationales.

Plus spécifiquement, le transport des matières nucléaires obéit conjointement à deux types de réglementations strictes : matières dangereuses et matières nucléaires.

En particulier, 
• les transports par mer de matières dangereuses doivent satisfaire aux dispositions du Code sur le Transport Maritime International de Marchandises Dangereuses ou Code IMDG (International Maritime Dangerous Goods Code), adopté par l'Organisation Maritime Internationale (OMI). Ce code sert de guide aux personnels chargés de la manutention et du transport des matières radioactives dans les ports et à bord des navires. Il décrit l'ensemble des dispositions à respecter en matière d'identification des emballages, de marquage, d'étiquetage, de placardage, d'arrimage, de documentation et de prévention de la pollution marine.

• en ce qui concerne les transports de matières radioactives, les recommandations de l'Agence Internationale de l'Energie Atomique (AIEA) sont adoptées au plan international et sont appliquées au Japon et en France.

Les réglementations sont appliquées par chacune des Autorités nationales et reposent en tout premier lieu sur l'intégrité de l'emballage de transport qui garantit la sûreté durant le transport. Afin de transporter des combustibles MOX, les emballages doivent obéir aux spécifications des emballages de type B de l'AIEA.

Les organisations chargées de l'application de la réglementation

En France, l’Autorité de Sûreté nucléaire (ASN) est chargée de l'application de la réglementation concernant la sûreté des transports. L'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) lui fournit l'expertise en matière d'évaluation de la sûreté.

Au Japon, le ministère des Transports (MLIT) et le ministère de l’Economie, du Commerce et de l’Industrie (METI) sont responsables de l'application de la réglementation des transports.

Au Royaume-Uni, le département du Transport (DfT) est responsable des règlements relatifs au transport. Un de ses organes, la "Maritime and Coastguard Agency" (MCA), assure l'application du règlement relatif aux navires et à leurs chargements. De même, la division transport de matières radioactives de ce département fait appliquer les règlements relatifs au transport des matières radioactives quel que soit le mode de transport.

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Quels sont les dispositifs et mesures prévus en cas d'urgence ?

Le Pacific Heron PNTL

Le Pacific Heron PNTL

Dans le cas très improbable où un navire transportant des matières de haute activité se trouverait être en difficulté, des équipes spécialisées dans les domaines maritime et nucléaire sont disponibles 24H/24h pour intervenir en cas d’urgence et cela conformément aux exigences de la réglementation internationale.

Des mesures immédiates pourraient être prises pour le sauvetage du navire ou de sa cargaison en cas de naufrage. Sous contrat permanent, les plus grands spécialistes mondiaux de sauvetage sont également prêts à intervenir à tout moment sur l’ensemble de nos routes maritimes. Les dispositifs de localisation, de remorquage et/ou de récupération font, par ailleurs, partie intégrante de l’équipement des navires PNTL.

Des exercices d'intervention d'urgence sont imposés par les réglementations internationales relatives au transport de matières radioactives et constituent une partie essentielle de la gestion des risques. Plusieurs exercices de ce type sont organisés chaque année; ils permettent de tester le système de communication, l'efficacité de l'équipe d'intervention et de l'équipage, de même que les performances des équipements d'urgence.

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Quelle est votre politique de communication pour ces transports ?

Depuis le premier transport vers le Japon, nous avons mis en place une politique de communication qui est le résultat d’un équilibre entre esprit d’ouverture et de confidentialité. Sous le contrôle de nos pays respectifs, nous avons élaboré un procédé consistant à émettre des communiqués de presse en vue d’informer le public sur nos transports.

Parallèlement, nous avons développé un programme de Global Acceptance qui a pour but d’informer les Autorités des pays côtiers en tant que parties prenantes internationales sur les aspects liés à la sûreté et à la sécurité de nos transports.

Depuis plus de 20 ans, nous avons engagé le dialogue de façon proactive avec les Etats situés le long de nos routes de manière à répondre aux questions et préoccupations. Nous communiquons directement avec ces nations leur expliquant notre travail et expliquant en détail le cadre réglementaire ainsi que les mesures de sécurité qui entourent nos opérations de transport.

Nous poursuivons notre dialogue le long de toutes les routes possibles :

  • En construisant un climat de confiance avec les pays côtiers
  • En informant et en rassurant en permanence sur la fiabilité de nos opérations de transport
  • En organisant des missions avec le support de nos contacts diplomatiques
  • En invitant des responsables politiques et administratifs locaux à visiter nos usines en Europe pour se rendre compte de notre professionnalisme et de notre souci constant de sûreté et de sécurité.