Le combustible le plus utilisé dans les réacteurs nucléaires français est un combustible à base d’uranium naturel enrichi (UNE), contenant environ 4 % d’uranium 235 fissile contre 0,7 % pour l’uranium naturel avant enrichissement.
Lorsqu’il sort du réacteur, le combustible usé est un mélange :
- d’uranium (94,9 %)
- de plutonium (1 %)
- d’actinides mineurs (0,1 %)
- de produits de fission (4 %).
L’uranium du combustible usé, dit uranium de retraitement, est légèrement plus concentré en uranium 235 fissile que l’uranium naturel (≈ 0,9% contre ≈ 0,7 %). Le plutonium, fissile, provient de la capture par l’uranium 238, non fissile, d’un neutron de la réaction de fission. Les actinides mineurs regroupent les autres atomes lourds (neptunium, americium, curium) produits par captures successives de neutrons par du plutonium. Les produits de fission sont enfin, comme leur nom l’indique, les fragments produits par la fission des atomes d’uranium 235 et de plutonium.
Le combustible usé contient donc des substances potentiellement réutilisables (uranium légèrement enrichi et plutonium) mélangées à des substances aujourd’hui non réutilisables dans un réacteur (les actinides mineurs et les produits de fission), que l’on qualifie de déchets, a priori ultimes[2].
On peut séparer les premières des secondes dans la perspective de les réutiliser notamment comme combustible[3], et conditionner l’ensemble du reste dans la perspective d’un entreposage de longue durée ou d’un stockage définitif. On peut à l’inverse considérer que le jeu n’en vaut pas la chandelle et entreposer ou stocker directement le combustible usé, sans en séparer les constituants.
La France suit aujourd’hui la première voie en adoptant une stratégie de recyclage partiel du combustible, dite de « monorecyclage » :
- Le plutonium du combustible usé est extrait puis mélangé à de l’uranium appauvri pour fabriquer le MOx, un combus-tible utilisable par 24 réacteurs du parc français.
- L’uranium du combustible usé est extrait, pour donner de l’uranium de retraitement (URT). Il était en partie réenrichi, pour fabriquer de l’uranium dit de retraitement réenrichi (URE) utilisé jusqu’en 2013 dans les 4 réacteurs de la centrale de Cruas. EDF envisage de recommencer à utiliser l’URE à partir de 2023. L’URT faiblement radioactif est actuellement entreposé sur le site Orano du Tricastin.
Il s’agit d’un « monorecyclage » car la séparation et réutilisation des matières ne sont effectuées qu’une seule fois. Les combustibles MOx et URE, une fois usés, ne sont pas recyclés une seconde fois, même s’ils pourraient en principe l’être à l’avenir[4].
Aujourd’hui, ne sont pas considérées comme « déchets » mais comme « matières » les substances radioactives qui ont une possibilité actuelle (par monorecyclage) ou une perspective future (par multirecyclage) de valorisation. Par conséquent, l’uranium de retraitement et le plutonium extraits du combustible UNE usé, ainsi que les MOx et URE usés (matières non séparées) sont considérés comme étant des matières car actuellement valorisés ou potentiellement valorisables.
Le choix de garder le combustible usé sans retraitement ou de le recycler partiellement a, par ailleurs, un impact significatif sur les besoins d’entreposage de combustible usé et des déchets, car la nature et la capacité des entreposages nécessaires en dépendent fortement.
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[1] La quantité d’uranium appauvri générée peut varier sensiblement en fonction de la teneur résiduelle en uranium 235.
[2] Le caractère "ultime" de ces déchets pourrait évoluer avec des programmes de recherches actuellement en cours ou à venir.
[3] Des matières radioactives peuvent aussi être utilisées à d’autres fins que la production électronucléaire.
[4] Voir fiche sur le multirecyclage.
