Direction de l'Énergie Nucléaire

«Le cycle du combustible nucléaire»

Etienne VERNAZ
Directeur de Recherches
CEA-VALRHO ( Marcoule )

Sommaire

• Généralités sur le cycle du combustible
• La mine
• L’enrichissement
• La fabrication des assemblages combustibles
• Le combustible en réacteur
• Le traitement des combustibles usés
• Le recyclage des matières
• Le conditionnement des déchets
• L’entreposage et le stockage définitif des déchets

Cours Etienne Vernaz – Le cycle du combustible

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La spécificité du nucléaire : une énergie concentrée

•

Combustible classique :
–
–

corps se combinant avec l’oxygène et produisant de la chaleur par réaction chimique H ou C avec O
Énergie produite de l’ordre de :
H2 + ½ O2 ⃗
C + O2 ⃗

H2 O
CO2

1,4 eV/atome H
4 eV/atome C

Soit quelques eV / atome de H ou C

•

Combustible nucléaire
– matière qui, dans un réacteur, entretient la réaction en chaîne.
Pour nous, U,Pu,Th... donnant de la chaleur par “fission”
–
Énergie produite de l’ordre de :
200 MeV/atome lourd

Cours Etienne Vernaz – Le cycle du combustible

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POUR PRODUIRE 1 GWE, IL FAUT… soit environ 1,5 % de la consommation française (6,6 Mds kWh)

GAZ ⇒ 1,8 milliard de m3
30 méthaniers

PÉTROLE ⇒ 1 300 000 tonnes
CHARBON ⇒ 2 000 000 tonnes

15 à 45 pétroliers

600 trains

URANIUM (REP) ⇒ 150 t d’U naturel
(25 t U enrichi à 4 %)

6 semi-remorques

Production de 1000 MWe pendant 1 an, en fonctionnant (disponibilité) 75 % du temps
Cours Etienne Vernaz – Le cycle du combustible

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Cycle ouvert / Cycle fermé
En fin d’usage, après retrait du combustible irradié hors du réacteur :
•

il reste une matière durablement chaude et active

•

le combustible est peu “usée” en atomes lourds
( qqs % de leur masse initiale)

Que faire du combustible usé ?
⇒ Le déclarer déchet global, et choisir le “cycle ouvert” ?
Stockage direct des combustibles usés
⇒ Le traiter pour récupérer et recycler les noyaux lourds, et choisir le “cycle fermé” ?
Stockage des déchets ultimes.
NB - Pour les 2