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Auteur(s)
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Pierre MICHEL : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Paris - Ancien directeur technique à la Société industrielle des minerais de l’Ouest - Gérant de DPML-Conseil
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’uranium naturel, c’est‐à‐dire, isotopiquement parlant, tel qu’on le trouve à l’état naturel, est la matière première indispensable à la fabrication des combustibles nucléaires.
L’uranium naturel est une matière première très particulière :
-
elle est dispersée dans des minerais à faible teneur, ce qui conduit à traiter le minerai à proximité de la mine ;
-
les minerais qui la contiennent présentent des nuisances devant faire l’objet de soins particuliers.
Bien qu’aujourd’hui on ne compte presque plus de réacteurs électrogènes fonctionnant à l’uranium naturel (modérateur graphite ou eau lourde), ce dernier constitue la matière de base pour produire l’uranium enrichi qui, lui, sera utilisé pour la fabrication des combustibles nucléaires modernes.
Le cycle du combustible offre la possibilité d’un recyclage des matières fissiles résiduelles (uranium enrichi) et générées (plutonium), après passage dans le réacteur. Cette possibilité est encore peu utilisée aujourd’hui pour diverses raisons de caractère technique sauf en France ou un programme de recyclage de plutonium dans des combustibles d’oxydes mixtes (MOX) est lancé. Même si elle l’était pleinement, comme la plupart des réacteurs nucléaires, à part les réacteurs à neutrons rapides, qui sont aujourd’hui au stade de prototypes industriels, consomment plus d’éléments fissiles qu’ils n’en produisent, la compensation du déficit doit être assurée par la production de matière première neuve. On a donc besoin d’uranium pour :
-
fournir la première charge des nouveaux réacteurs ;
-
assurer le renouvellement du combustible des réacteurs en service.
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Conclusion
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3. Traitement des minerais
3.1 Minerais de teneurs classiques
L’objectif du traitement est d’extraire du minerai le maximum économique d’uranium, de le purifier et de le concentrer de façon à obtenir un produit, appelé concentré ou yellow-cake riche en uranium (plus de 70 %) et répondant aux critères de pureté imposés par les raffineurs.
Le prix auquel l’uranium peut être vendu dans un concentré conduit à définir et à modifier une teneur de coupure après extraction : toutes les roches extraites dont la teneur est inférieure à une valeur définie économiquement ne seront pas traitées en usine. On peut par ailleurs définir plusieurs coupures :
-
la teneur de coupure économique, au‐dessus de laquelle les minerais sont traités en usine ;
-
la teneur de coupure marginale ; au‐dessous de cette teneur, les roches extraites ne sont plus considérées comme des minerais, mais comme des stériles ; les minerais dont la teneur est intermédiaire entre ces deux teneurs, peuvent être valorisés par un traitement plus rustique, mais d’un moindre rendement.
Pour des commodités d’exploitation, on peut réaliser aussi une coupure haute, de façon à disposer d’un stock de minerais plus riches permettant de régulariser la teneur de l’alimentation de l’usine.
À titre d’exemple, pour des conditions économiques moyennes en France, au début des années 90, les coupures suivantes étaient pratiquées :
-
coupure hautet > 0,5 %
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-
coupure économiquet > 0,08 %
-
coupure marginalet > 0,025 % (traitement par lixiviation statique) ;
-
t < 0,025 % (stérile).
Ces coupures sont faites sur la base d’une mesure globale, donc approximative, de la radioactivité sur un élément de transport du minerai : skip à la mine, camion à l’usine.
La radioactivité...
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Traitement des minerais
L’uranium naturel n’est plus tout à fait une matière première stratégique et elle suit les lois d’un marché concurrentiel. Au lendemain des chocs pétroliers, du milieu des années 70, plusieurs grands pays industriels, aux premiers rangs desquels on trouve les États-Unis, l’Europe et le Japon (liste non exclusive), ont lancé de grands programmes d’équipements nucléaires pour la production d’énergie électrique. Ces programmes ont entraîné une forte demande d’uranium, d’autant plus, que les compagnies d’électricité ont voulu se mettre à l’abri d’une pénurie possible en constituant des stocks d’uranium importants.
La production mondiale (figure ) a donc augmenté jusqu’au début des années 80. Elle a connu alors un coup de frein en relation avec le très grand ralentissement de l’équipement nucléaire aux États-Unis, lui‐même la conséquence de trois facteurs :
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un suréquipement très important en moyens de production d’électricité de base, non encore résorbé près d’un quart de siècle plus tard, et qui a affecté tous les carburants ;
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une forte opposition au nucléaire, renforcée par l’accident de la centrale de Three Mile Island en 1979 ;
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des coûts élevés, conséquences de la structure de l’industrie...
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