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Auteur(s)
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André BERTHET : Ancien chef du département combustibles à EDF Direction de l’équipement-SEPTEN
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Le combustible au plutonium mis au point pour les réacteurs à eau légère est aujourd’hui un produit industriel utilisé par les exploitants de centrales en Belgique, en Allemagne, en Suisse et en France.
Le MOX (« Mixed Oxides ») est le nom couramment utilisé pour désigner ce combustible. Il se présente sous la forme d’une céramique dans laquelle l’oxyde de plutonium (PuO2) est intimement mélangé avec une matrice d’oxyde d’uranium (UO2), cet uranium pouvant être naturel, appauvri ou issu du retraitement.
Le plutonium n’existe pas dans la nature. Il est formé en réacteur par capture de neutrons. Une partie est consommée par fission in situ, le reste est présent dans le combustible usé déchargé du réacteur.
Le plutonium est une matière fissile à fort potentiel énergétique. Un gramme de plutonium dans le MOX produit la même quantité d’électricité qu’une tonne de pétrole.
Initialement prévu pour être utilisé dans les réacteurs à neutrons rapides, le plutonium peut se substituer à l’uranium 235 dans les réacteurs à eau. Cette utilisation, qui nécessite le retraitement du combustible irradié, contribue à la fermeture du cycle du combustible et valorise les matières fissiles récupérables.
Cet article n’a pas pour objet de traiter de façon exhaustive tous les aspects de l’utilisation du plutonium dans les réacteurs à eau légère, mais seulement de mettre en évidence les faits marquants.
Après un rappel de la démarche qui a conduit à la situation actuelle, les principaux domaines techniques spécifiques au MOX sont développés et des voies d’évolutions sont évoquées.
Pour des raisons évidentes, les études et développements présentés s’appuient largement sur les réalisations en France. Sur le plan national, une coordination efficace entre les acteurs principaux qui sont les laboratoires de recherche, les industriels du nucléaire et l’exploitant EDF, a permis à l’utilisation du plutonium dans les réacteurs de devenir une réalité industrielle.
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5. Conclusion
L’utilisation du plutonium sous forme de combustible MOX dans les réacteurs à eau pressurisée est une réalité industrielle. Grâce à une très bonne coordination entre les différents acteurs : industriels, laboratoires de recherches, exploitants de centrales, cette maîtrise a pu être atteinte dans un délai très court. L’énorme activité déployée dans les domaines divers tels que les études, les expérimentations, les mises au points de procédés, les adaptations de systèmes équipements ou spécifications, a permis de minimiser les contraintes d’exploitation des tranches nucléaires et de les faire fonctionner sans altérer leurs performances et leurs niveaux de sûreté.
Les évolutions en cours devront permettre, en recherchant une parité entre combustibles MOX et UO2 , d’améliorer l’économie du coût de cycle.
Dans le cadre de recherches de solutions concernant l’aval du cycle, plusieurs voies d’investigation prenant en compte les REP sont explorées afin de réduire les masses de plutonium et d’actinides mineurs.
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Les informations techniques contenues dans cet article proviennent essentiellement des études menées en France dans le cadre de l’utilisation du MOX en REP. Placées sous la responsabilité technique du SEPTEN, de la Direction de l’Équipement à EDF, elles sont la contribution de multiples acteurs :
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le CEA, FRAMATOME, FRAGEMA, COGEMA, Belgo-nucléaire ...
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à EDF : les services chargés de la stratégie et des Études économiques, la délégation aux Combustibles, l’Exploitation du Parc nucléaire, la Direction des Études et Recherches ;
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au sein de la Direction de l’Équipement : le Service de la Qualité des Réalisations, les Centres d’Ingénierie et les différents départements du SEPTEN.
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Ces très nombreuses études de faisabilité ou de réalisation ont contribué à la réalisation de dossiers qui, pour la plupart, ont été présentés à l’autorité de sûreté en vue de l’obtention des autorisations de chargements du MOX et de l’exploitation des tranches.
Ces dossiers analysés et critiqués par les Départements spécialisés de l’IPSN ont fourni les éléments présentés aux différents groupes...
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