Combustibles mixtes : le Mox
Du plutonium dans le combustible des réacteurs ...
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[Radioactivité du Mox]
Un gramme de plutonium-239 peut générer autant d'électricité qu'une à deux tonnes de pétrole. Fissile, cet élément peut jouer le rôle que tient l'uranium-235 dans un combustible neuf. On peut ainsi économiser une fraction de cet isotope rare et précieux.
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Assemblage MOX dans l'usine Melox de fabrication de combustibles MOX de Bagnols-sur-Cèze, en France. Les assemblages contenant du plutonium sont beaucoup plus radioactifs que ceux à base uniquement d'uranium. Leur manipulation est entièrement robotisée et leur transport nécessite des emballages spéciaux.
 PHILIPPE LESAGE /COGEMA |
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Répartition des crayons dans un assemblage tout MOX
Composition combustible MOX
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C'est la raison pour laquelle, depuis 1985, des réacteurs nucléaires français à eau pressurisée ont été adaptés pour brûler des assemblages d’un nouveau combustible contenant 5 à 7 % de plutonium mélangé à de l'uranium normal issu du retraitement. L'uranium et le plutonium se présentant sous forme d'oxydes, le nouveau combustible est appelé MOX : Mixed oxydes. Actuellement, 19 réacteurs d'EDF sont régulièrement chargés en MOX.
Pour ne pas affecter le fonctionnement des réacteurs à eau pressurisée qui n'ont pas été conçus pour le plutonium, on n’introduit dans la charge de combustible que 30% d’assemblages de MOX à côté de 70 % d’assemblages traditionnels d’uranium enrichi.
Un avantage du MOX est de recycler une bonne partie du plutonium issu du retraitement. Il faut extraire le plutonium d'environ sept assemblages de combustible irradié pour constituer un assemblage de MOX. Pour consommer tout le plutonium récupéré du retraitement, il faudrait adapter à l'usage du MOX 28 réacteurs français au lieu de 20 actuellement.
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L'irradiation de l'uranium présent dans un assemblage MOX générant du plutonium en même temps qu'il est brûlé, le bilan de plutonium n'est au final réduit que de 30% par rapport à un combustible standard (UOX).
Les combustibles MOX usés sont plus radioactifs que les combustibles UOX usés. Ils requièrent un temps de refroidissement plus long de quelques années avant de pouvoir être retraités. Le recyclage multiple du plutonium a été prouvé techniquement, mais il est trop cher pour être envisagé.
Environ 30 % des isotopes du plutonium issus du retraitement ne sont pas fissiles par des neutrons lents et ne peuvent pas être brûlés dans les réacteurs conventionnels du type REP. Pour brûler le plutonium, le recours au MOX avec ces réacteurs s'avère peu efficace comparé aux performances des réacteurs à neutrons rapides.
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Mox usé : présence accrue d'actinides
La figure compare la production des actinides mineurs dans un réacteur REP ordinaire utilisant un combustible standard à l'uranium enrichi (UOX) ou un combustible comportant 30 % d'assemblages MOX contenant du plutonium. Les chiffres sont donnés pour une charge annuelle de 20 tonnes de métal lourd (uranium et plutonium). Il est naturel de retrouver davantage d'actinides mineurs dans le MOX irradié, car ils sont plus faciles à former à partir du plutonium. Les actinides mineurs contribuant à la radioactivité à long terme des déchets radioactifs, ceci peut constituer un désavantage de ce combustible.
IN2P3 |
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Rien n'empêche de fabriquer du MOX en incorporant du plutonium de qualité militaire très riche en isotopes fissiles, soit en le dégradant avec du plutonium moins riche, soit en brûlant directement. Les Russes et les Américains s'intéressent à cette technologie pour démanteler leur stock de bombes atomiques. Le 23 janvier 2002, l'administration Bush a confirmé le choix du MOX (*) pour recycler son plutonium militaire en excès.
Sujets voisins : Combustibles à l'uranium, Cycle du combustible, Utilisation du plutonium, Combustibles au thorium, Agencement du combustible, Séparation isotopique
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Voir aussi :
Réacteurs à eau préssurisée
Retraiter ?
Ne pas retraiter
La destruction du plutonium militaire
Programme pu-239
Stocks de plutonium
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