EN | FR

Amont du cycle



De l'extraction de l'uranium à la fabrication du combustible

Mine d'uranium
Mide d'uranium d'Arlit au Niger. Carrière à ciel ouvert.
AREVA

L'amont du cycle est le nom donné à la suite des opérations qui vont de l'extraction du minerai d'uranium à l'entrée des assemblages de combustible dans les réacteurs.

La teneur en uranium du minerai extrait des mines est faible, au mieux de quelques pourcents. Les mines sont souvent situées loin des sites industriels. Pour éviter des transports inutiles de tonnages importants sur des distances longues, une première opération de concentration de l'uranium s'effectue à proximité immédiate des sites miniers.

Le minerai est concassé, broyé puis imprégné d’une solution acide oxydante qui dissout l’uranium à hauteur de quelques grammes par litre. L’uranium est ensuite sélectivement extrait de la solution grâce à une molécule extractante spécifique. Après plusieurs étapes de purification et de concentration, l'uranium se retrouve sous forme d'une poudre, de couleur jaune vif, appelée « yellow cake » .

Yellow Cake
Après séchage, les concentrés d'uranium ont l'aspect d'une poudre généralement jaune vif, appelée « yellow cake » ou « gâteau jaune ». Le yellow cake contient environ 750 kg d'uranium par tonne ce qui facilite le transport de la mine vers l'usine de conversion.
Source : Défis CEA N°185

Après transport, l'étape suivante est celle de la purification. Bien que déjà concentré, le « cake » doit être raffiné et l'uranium débarrassé de ses impuretés, pour la préparation du combustible. Le yellow cake subit cette purification avant d’être converti en tetrafluorure d’uranium.

L'uranium naturel est composé à 99,3 % d'uranium-238 et à 0,7 % d'uranium-235. Pour la plupart des réacteurs actuels, cet uranium doit être enrichi en isotope 235. Les procédés industriels d'enrichissement isotopique nécessitent que l'uranium se retrouve sous forme d'un gaz à base de fluor, l'hexafluorure d'uranium UF6. Ce composé de l'uranium a la propriété de pouvoir passer facilement de l'état solide, à l'état liquide puis gazeux. En dessous de 65°C, il est liquide ce qui facilite son transport au dessus de 65°C, il est gazeux et prêt pour l'enrichissement. Ces opérations de raffinage et de conversions s'effectuent en France à l'usine Comurhex de Malvési puis à Pierrelatte.

Conteneurs d'hexafluorure d'uranium
Entreposage de conteneurs d'hexafluorure d'uranium (UF6) à l'usine d'enrichissement Georges Besse d'EUDODIF sur le site de Tricastin en France. Une fois purifié, l'uranium a été converti sous la forme de ce composé chimique, liquide en dessous de 65°C (ce qui facilite son transport) et qui devient gazeux en dessus de cette température. La forme gazeuse est nécessaire pour séparer l'uranium-235 fissile dans l'usine d'enrichissement.
AREVA/COGEMA/Taillat Jean-Marie

L'opération finale de séparation isotopique, de loin la plus complexe et la plus couteuse, est décrite par ailleurs. L'enrichissement est une technique "sensible", qui peut aussi conduire à la fabrication d'un uranium enrichi à 95 % pour les bombes atomiques. C'est ainsi que l'Iran qui a construit deux installations d'enrichissement du fait des embargos dont il est l'objet, est soupçonné de visées militaires.

La production annuelle en France s'élevait en l'an 2000 à 17 725 tonnes d'uranium brut et 2 422 tonnes d'uranium enrichi, permettant d'alimenter en combustible 100 réacteurs de 1000 Mégawatts.

SUITE : Aval du cycle
SUITE : Transports de l'uranium