Procédé Purex

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Le traitement des combustibles à l'usine de La Hague repose sur le procédé hydrométallurgique appelé Purex (Plutonium Uranium Refining by Extraction). Ce procédé a été initialement développé aux USA dans les années 1940 pour récupérer le plutonium des réacteurs conçus pour produire du plutonium de qualité militaire, très riche en isotope 239 fissile.

Le retraitement est considéré comme une technologie proliférante, même si le plutonium produit dans les réacteurs civils ne se prête pas à la confection des bombes atomiques. La technique peut en effet s’appliquer à du combustible irradié sorti de réacteurs spécialisés dans la production de plutonium de qualité militaire. Pour cette raison les opérations de retraitement sont très surveillées et des caméras de l’AIEA et de l’EURATOM suivent en permanence le déroulement des opérations à la Hague.


L'objectif de l’extraction chimique est de séparer les deux principales composantes du combustible irradié, uranium et plutonium, d’un résidu de produits de fission et d’actinides mineurs considérés comme des déchets.

Lors des opérations de cisaillement, les pastilles de combustible irradiées tombent dans un bain d’acide nitrique bouillant, où elles se dissolvent à raison d'une quarantaine de kilos dans environ 600 litres de solution acide. La solution résultante contient de nombreux éléments chimiques, des produits de fission, radioactifs ou non, de l’uranium et du plutonium.

On rajoute alors un mélange huileux à base de kérosène qui contient une molécule spécifique, le TriButylPhosphate ou TBP. Ce TBP, qui va jouer le rôle d’enzyme glouton vis-à-vis des atomes d’uranium et de plutonium, n’est efficace qu’en présence d’eau très acide. On agite, comme pour faire une vinaigrette, et la molécule capture sélectivement l’uranium et le plutonium maintenus prisonniers dans le kérosène.

Au final, la solution de kérosène contient la plus grande partie du plutonium et de l'uranium. Les produits de fission et les autres transuraniens restent dans la solution aqueuse.

Le plutonium et l'uranium sont ensuite séparés l'un de l'autre par réduction du plutonium. Plusieurs cycles sont nécessaires pour arriver à une purification aussi parfaite que possible. L'uranium sous forme de nitrate d'uranyle est épuré par extraction liquide-liquide en plusieurs étapes pour éliminer les produits de fission. Le plutonium est lui aussi purifié, par extraction, concentré, puis précipité sous forme d'oxalate. La solution résiduelle contenant les produits de fission et les actinides est calcinée pour être vitrifiée.

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