Une ère nouvelle pour l’enrichissement en France

Une technologie performante : la centrifugation

Depuis 1979, l’usine Georges Besse d’EURODIF, filiale d’AREVA, enrichit de l’uranium par diffusion gazeuse. Après avoir exploré plusieurs voies possibles pour remplacer cette usine, AREVA a finalement choisi la technologie de centrifugation qui est aujourd’hui la plus performante.

La centrifugation consiste à faire tourner à très haute vitesse un bol cylindrique contenant de l’UF₆. Sous l'effet de la force centrifuge, les molécules les plus lourdes (U238) se concentrent à la périphérie tandis que les plus légères (U235) migrent vers le centre. Cette étape de séparation des molécules est répétée au sein d’un ensemble de centrifugeuses mises en série, appelé "cascade".

Cette technologie permet d’enrichir de l’uranium naturel ou issu du traitement de combustibles usés de façon fiable, performante et respectueuse de l’environnement.

L'enrichissement de l'uranium, une étape essentielle

En amont du cycle du combustible, l’enrichissement constitue une étape essentielle. En effet, le minerai d’uranium "brut" n’est pas directement utilisable pour fabriquer du combustible nucléaire. C’est la finalité de l’enrichissement.

L’uranium est composé principalement de deux atomes très semblables appelés isotopes : l’uranium 238 (99,3 %) et l’uranium 235 (0,7 %). Peu abondant dans l’uranium naturel, l’U235 est le seul à libérer de l’énergie par fission, notamment dans les réacteurs nucléaires à eau légère. Pour  assurer leur bon fonctionnement, il faut disposer d’uranium dont la proportion d’uranium 235 se situe entre 3 % et 5 %. Il est donc nécessaire d’enrichir l’uranium, c’est-à-dire de faire passer la proportion d’U235 de 0,7 % à 3 à 5 %.

Les accords industriels entre AREVA et URENCO

Le 24 novembre 2003, AREVA et URENCO ont signé un accord en vue d’une prise de participation par AREVA, à hauteur de 50 %, dans la société Enrichment Technology Company (ETC). Cette société conçoit et fabrique des centrifugeuses destinées à la construction des usines de centrifugation. Elle sera le véhicule exclusif de recherche et de développement de la technologie des deux partenaires.

Pour entrer en vigueur, l’accord du 24 novembre 2003 était soumis à deux conditions suspensives :

• La première a été levée le 6 octobre 2004, lorsque la commission européenne a autorisé la création d’une entreprise commune entre AREVA et URENCO, jugeant que la concurrence sur le marché de l’enrichissement n’était pas remise en cause.
• La seconde prévoyait l’entrée en vigueur d’un accord intergouvernemental entre la France, l’Allemagne, le Royaume-Uni et les Pays-Bas. Ces quatre pays ont signé le 12 juillet 2005 un traité à Cardiff. Chacun des quatre pays a ensuite ratifié ce traité, le processus s’achevant en juin 2006.

AREVA est devenue le 3 juillet 2006 actionnaire à hauteur de 50 % de la société ETC accédant ainsi à l’utilisation de la technologie d’enrichissement par centrifugation.

AREVA et URENCO restent ainsi concurrents sur le marché des services d’enrichissement.

ETC demeure le seul propriétaire de la technologie et la met au service de ses clients parmi lesquels AREVA.

Les acteurs et la répartition d'un marché concurrentiel

Quatre acteurs majeurs regroupent plus de 95 % des capacités totales installées de production d’uranium enrichi.

• AREVA s’appuie sur l’usine Georges Besse d’EURODIF, située sur le site du Tricastin dans le Sud de la France, dont la capacité nominale est de 10,8 MUTS. L’usine Georges Besse II, entrée en service dès 2009, prendra progressivement le relais de l’usine actuelle. AREVA a également décidé en 2007 de lancer la construction d’une usine d’enrichissement aux États-Unis. Implantée dans l’état de l’Idaho, l’usine Eagle Rock, d’une capacité nominale d’environ 3 MUTS, pourrait entrer en production à l’horizon 2014.
• URENCO dispose en Europe de trois usines de centrifugation et possède une capacité installée totale de 11 MUTS.
• USEC dispose aux USA d’une usine d’enrichissement par diffusion gazeuse d’une capacité nominale de 11,3 MUTS, mais dont la capacité est administrativement limitée à 8 MUTS.
• AtomEnergoProm (AEP) gère en Russie quatre installations d’enrichissement par centrifugation. La capacité totale opérationnelle est estimée à plus de 20 MUTS. Les services d’enrichissement russes sont commercialisés sur le marché international par TENEX.

Des capacités d’enrichissement de taille modeste existent également en Chine, au Japon et au Brésil. En outre, le marché est également alimenté par des ressources dites secondaires telles que la dilution d’uranium hautement enrichi (HEU), le recyclage URT et MOX et le déstockage.

* MUTS (Millions d'UTS) : Unité servant à mesurer le travail nécessaire à la séparation d'uranium en 2 fractions de teneurs isotopiques différentes. Le nombre d'UTS produites par an sert à caractériser la capacité d'une installation d'enrichissement de l'uranium.

Une implantation naturelle

L’usine Georges Besse II est implantée sur le site nucléaire du Tricastin, situé entre la Drôme et le Vaucluse. Cette nouvelle usine sera constituée de deux unités d’enrichissement ayant une capacité de production de 7,5 millions d’UTS, éventuellement extensible à 11 millions d’UTS*.

L’industrie nucléaire est présente depuis 1960 sur ce complexe industriel unique en Europe réunissant les activités :

• de conversion d’uranium, d’enrichissement, de défluoration, de fabrication de combustible et d’assainissement, assurées par AREVA,
• de production d’électricité nucléaire, par EDF.

* UTS : Unité servant à mesurer le travail nécessaire à la séparation d'uranium en 2 fractions de teneurs isotopiques différentes. Le nombre d'UTS produites par an sert à caractériser la capacité d'une installation d'enrichissement de l'uranium.

Une conception modulaire pour une évolution progressive

Grâce à sa conception modulaire, la nouvelle installation entrera en service progressivement pour assurer une transition en douceur avec l’usine actuelle.

Chaque unité d’enrichissement comprendra :

• Un atelier d’assemblage des centrifugeuses (CAB).
• Un bâtiment comprenant les bureaux et la salle de commande (CUB).
• Les annexes qui abritent les fonctions de purification, d’alimentation et de soutirage de l’hexafluorure d’uranium (UF₆).
• Les modules regroupant l’ensemble des halls accueillant les cascades de centrifugeuses

La première unité (unité Sud) sera implantée sur la commune de Bollène et la seconde (unité Nord) sur la commune de Pierrelatte.

L’unité Sud devrait produire ses premières UTS* au cours du 1er semestre 2010. La première cascade est opérationnelle depuis mai 2009.

L’ensemble de l’usine sera totalement opérationnel à horizon 2018.

* UTS : Unité servant à mesurer le travail nécessaire à la séparation d'uranium en 2 fractions de teneurs isotopiques différentes. Le nombre d'UTS produites par an sert à caractériser la capacité d'une installation d'enrichissement de l'uranium.

Usine Georges Besse II : qui fait quoi ?

• Filiale d’AREVA, la Société d’Enrichissement du Tricastin (SET) est le maître d’ouvrage et le futur exploitant de l’usine Georges Besse II.

• AREVA est en charge de la commercialisation des UTS produites par l’usine Georges Besse II.

• La maîtrise d’oeuvre est assurée par la Société Générale des Techniques Nouvelles (SGN), filiale d’AREVA. SGN assure notamment la coordination des entreprises participant au chantier de construction de l’usine Georges Besse II.

• ETC, bailleur du procédé de centrifugation, fournit également les centrifugeuses qui constituent les équipements de production.

• ET France, sa filiale implantée sur le site du Tricastin, est en charge de leur installation et de leur mise en service.

La diffusion gazeuse

Cette technologie est utilisée notamment dans l’usine Georges Besse d'EURODIFet par USEC aux États-Unis.

L’uranium sous forme d’UF₆ (hexafluorure d’uranium) gazeux est introduit dans un diffuseur contenant des tubes aux parois poreuses, les barrières de diffusion.

Plus légères, les molécules d'uranium 235 se déplacent plus vite, frappent et traversent plus souvent les parois poreuses. Le gaz enrichi est aspiré pour passer dans le diffuseur suivant. Ainsi, après chaque passage dans un diffuseur, l’uranium s’enrichit davantage, mais très légèrement. Pour atteindre une teneur commerciale en uranium 235, le processus est reproduit jusqu’à mille quatre cents fois.

La centrifugation

La centrifugation consiste à faire tourner à très haute vitesse un bol cylindrique dans lequel est introduit de l’uranium sous forme gazeuse, l’hexafluorure d’uranium (UF₆). Sous l’effet de la force centrifuge, les molécules les plus lourdes de l’UF₆ (U238) se concentrent à la périphérie, tandis que les plus légères (U235) migrent vers le centre.

Cette étape élémentaire de séparation des molécules est répétée au sein d’un ensemble de centrifugeuses mises en série, appelé "cascade".

Les progrès réalisés, à la fin des années 1980, en matière de résistance des matériaux en fibre de carbone, ont permis à la la centrifugation de s’imposer progressivement face à la diffusion gazeuse.

Utilisée par URENCO en Europe occidentale, AtomEner­goProm (AEP) en Russie, JNFL au Japon et CNNC en Chine, elle le sera également dans la future usine Georges Besse II.

Les avantages de cette technologie

Aujourd’hui, avec un retour d’expérience de 30 ans, la centrifugation, parfaitement maîtrisée, présente d’importants avantages. Ainsi, l'usine Georges Besse II :

• consommera beaucoup moins d’électricité à production égale car la centrifugation consomme 50 fois moins d’électricité que la diffusion gazeuse,
• ne nécessitera aucun prélèvement d’eau dans le Rhône pour son refroidissement,
• mettra en œuvre de faibles quantités de matière simultanément (moins de 10 tonnes d’UF₆, contre 3 000 tonnes pour Georges Besse) et fonctionnera sous pression atmosphérique, ce qui rendra l’usine Georges Besse II encore plus performante en termes de sûreté,
• bénéficiera d’une intégration facile dans le paysage et l’environnement, du fait d’une hauteur deux fois moins importante que celle des halls de l’usine actuelle et de l’absence de nuisances sonores.

Une construction par étapes

Après avoir obtenu les autorisations réglementaires nécessaires, les premiers travaux d’aménagement du chantier (aménagement de la zone chantier puis renforcement et terrassement des sols) ont été lancés au début de l’année 2006 sur le site d’implantation de la première unité.

Après le démarrage des travaux de génie civil en septembre 2006, la réalisation du bâtiment d’assemblage des centrifugeuses (CAB) a constitué l’une des priorités du chantier.

Conformément au calendrier initial de réalisation, le CAB, a été remis officiellement par AREVA à ETC le 15 février 2008.

Après avoir installé les différents équipements constituant la chaîne d’assemblage des centrifugeuses, les premières centrifugeuses ont été assemblées et testées sous UF₆ au cours de l’année 2008.

Les travaux de génie civil du bâtiment CUB accueillant notamment la salle de commande, sont eux terminés.

Les travaux de génie civil de la seconde unité (unité Nord) ont commencé au début de l’année 2009.

La conception modulaire de l’usine permettra une transition en douceur entre l’usine Georges Besse actuelle et Georges Besse II qui a produit ses premières UTS* en 2009.

* UTS : Unité servant à mesurer le travail nécessaire à la séparation d'uranium en 2 fractions de teneurs isotopiques différentes. Le nombre d'UTS produites par an sert à caractériser la capacité d'une installation d'enrichissement de l'uranium.

Calendrier prévisionnel de réalisation du projet

Unité Sud

• Novembre 2005 : début des travaux de terrassement
• Septembre 2006 : début des travaux de génie civil
• 2009 : première production de l'unité Sud
• 2015 : l'unité Sud atteint sa pleine capacité de production (4,3 MUTB)

Unité Nord

• Septembre 2008 : début des travaux de terrassement
• Mars 2009 : début des travaux de génie civil
• 2011 : première production de l'unité Nord
• 2016 : l'unité Nord atteint sa pleine capacité de production (3,2 MUTB)

Le projet en quelques dates

• 24 novembre 2003 : Signature d’un accord industriel entre AREVA et URENCO (soumis pour entrer en application à deux conditions suspensives).
• 2003 - 2005 : Études, avant projet, conception.
• 1er septembre - 22 octobre 2004 : Débat public.
• 21 février 2005 : Suite au débat public, AREVA opte pour la poursuite du projet Georges Besse II.
• Janvier 2006 : Début des travaux préliminaires.
• 27 mars 2006 : Obtention du permis de construire.
• 12 juin - 21 juillet 2006 : Enquêtes Publiques relatives au projet Georges Besse II.
• 3 juillet 2006 : Entrée en vigueur de l’accord industriel du 24 novembre 2003, AREVA devient actionnaire d’ETC à hauteur de 50 %.
• 12 juillet 2006 : Ratification de l’accord de Cardiff.
• Septembre 2006 : Début des travaux de génie civil de l’unité Sud.
• Avril 2007 : Obtention du décret d’autorisation de création de l’INB Georges Besse II.
• Août 2007 : Fin de réalisation des travaux de génie civil de la première tranche de l’unité Sud (CAB, CUB et premier module).
• 15 février 2008 :  Remise du bâtiment CAB à ETC.
• Juin 2008 : GDF Suez entre au capital de la holding de la Société d’Enrichissement du Tricastin (SET).
• 29 août 2008 : Autorisation de mise en actif du CAB.
• 22 décembre 2008 – 30 janvier 2009 : Enquête publique relative à la modification du décret d’autorisation de création de l’INB Georges Besse II.
• Mars 2009 : Début des travaux de génie civil de l’unité Nord. Début d’installation des centrifugeuses dans le 1er module de l’unité Sud.
• 30 mars 2009 : Les compagnies japonaises Kansai et Sojitz entrent au capital de la holding de la Société d’Enrichissement du Tricastin (SET).

Un chantier intégré dans son territoire

L’usine Georges Besse II s’inscrit dans la continuité de l’usine d’EURODIF et mise sur la synergie avec les autres activités installées sur le site. En effet, l'implantation de Georges Besse II au Tricastin pérennise l’activité économique du site et l’intégration réussie d’une activité présente localement depuis plus de 40 ans.

De nombreuses entreprises locales et régionales s’étaient manifestées, notamment lors du débat public, pour participer à la réalisation de l’usine Georges Besse II.

L’attribution des différents lots pour la construction de l’unité Sud a fait systématiquement l’objet d’appel d’offres ; des entreprises locales et régionales y ont participé.

Dans le cadre des marchés qui ont déjà été attribués, les entreprises locales et régionales ont remporté plus de 53 % du montant global des commandes directes engagées à fin 2008.

D’une façon plus générale, l’ensemble de la région du Tricastin (Drôme, Vaucluse, Ardèche et Gard) bénéficie également de retombées indirectes importantes puisque les attributaires des marchés font appel à la sous-traitance de proximité.

L'information auprès des populations

Le projet a été lancé sous le signe de la concertation et du dialogue et a fait l’objet de nombreuses présentation à la population :

• Un débat public a été ouvert en septembre-octobre 2004, soutenu par la création d’un site internet mettant à disposition du public toutes les informations sur le projet. Huit réunions publiques se sont ainsi déroulées dans la Drôme, le Gard, le Vaucluse et l’Ardèche, sous l’autorité d’une commission indépendante, la Commission de Pilotage du Débat Public (CPDP).
• Le projet a été encadré par 3 enquêtes publiques, qui se sont déroulées en juin-juillet 2006 et 2008/2009.
• Des réunions de la commission locale d’information ont également eu lieu.

Le respect de l'environnement local

Les impacts potentiels du chantier sur l’environnement ont été recensés et  étudiés dès les phases de conception de l’usine.

• La conception modulaire de l’usine et sa construction étalée sur 10 ans permettent d’avoir un chantier d’ampleur moyenne limitant les nuisances pour les riverains et les impacts sur l’environnement.
• Georges Besse II, deux fois moins haute que l’usine actuelle et sans nuisances sonores, s’intégrera facilement dans le paysage et l’environnement.
• La consommation d’électricité sera réduite de 98 % et le refroidissement ne nécessitera aucun prélèvement d’eau dans le Rhône.

L’usine s’inscrit pleinement au cœur de la démarche de progrès continu et de développement durable d’AREVA.

• Les caractéristiques du procédés de centrifugation  - faibles quantités de matières et fonctionnement sous vide - rendront l’usine encore plus performante en matière de sûreté.
• L’ensemble des risques y compris ceux inhérents aux séismes, inondations, chutes d’avions, incendies et explosions ont été pris en compte, conformément aux prescriptions techniques de l’ASN.