Bibliographie & annexes
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English
Auteur(s)
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Jean BERTIN : Directeur recherche et développement de la business unit chimie d'AREVA
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Georges capus : Directeur marketing amont du cycle du combustible nucléaire d'AREVA
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Bertrand MOREL : Chef du service recherche et développement de COMURHEX
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Lire l’articleINTRODUCTION
La conversion et la purification de l'uranium en UF6 s'effectue industriellement suivant deux voies possibles : soit le raffinage préalable par extraction liquide/liquide suivi de la conversion en UF6 (voie humide), soit la conversion directe en UF6 suivie d'une distillation (voie sèche).
Dans le cadre de la voie humide, l'oxyde d'uranium est dissout par l'acide nitrique, puis le nitrate d'uranyle est extrait sélectivement par un solvant en milieu acide. Après réextraction en phase aqueuse et dénitration, l'oxyde est alors réduit en UO2 , puis hydrofluoré en UF4 et, enfin fluoré en UF6 . Diverses techniques de réacteurs de fluoration ou d'hydrofluoration sont possibles : réacteurs à flamme, lits fluidisés, fours tournants, fours à lit coulant.
Dans le cas de la conversion en voie sèche, l'U3O8 est réduit en UO2, puis transformé ensuite en UF4 puis UF6 dans une succession de lits fluides. Enfin, l'UF6 liquide est distillé sous pression dans deux colonnes en série.
L'obtention d'UF6 est rendue possible par la préparation de fluor moléculaire à partir de l'électrolyse de l'HF.
Il existe actuellement six convertisseurs d'UF6 dans le monde et la capacité industrielle installée est de l'ordre de 73 kt U pour une production de 61 kt U en 2009. Le coût de la conversion est faible (2 % du cycle du combustible), mais c'est une étape indispensable entre deux opérations importantes : l'extraction d'uranium et son enrichissement.
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Usines de raffinage et de conversion dans le monde
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1. Procédés de raffinage et de conversion
1.1 Contexte
L'opération de conversion est un maillon indispensable de la chaîne de fabrication du combustible nucléaire. Elle consiste à amener l'uranium à la pureté et à la forme chimique requises pour les étapes aval de transformation, à savoir l'enrichissement puis la préparation des pastilles de combustible introduites dans les réacteurs nucléaires à eau légère utilisés pour la production d'électricité.
Les concentrés uranifères constituent la matière première pour la conversion. Ils sont préparés dans les usines de traitement des minerais d'uranium situées auprès des gisements d'uranium répandus sur les différents continents. Le traitement des minerais conduit à la préparation d'un concentré uranifère sous différentes formes chimiques.
Le plus répandu actuellement est le sesquioxyde U3O8 qui présente les avantages d'être stable chimiquement, de contenir un pourcentage élevé d'uranium et d'être très dense, ce qui rend le transport plus économique.
D'autres formes existent comme les uranates de sodium Na2U2O7 ou de magnésium MgU2O7 et le peroxyde d'uranium UO4 . Les concentrés sont livrés en fûts type pétrole à ouverture totale dans des isoconteneurs 20 pieds (voir [BN 3 565]).
Les différentes usines de conversion en activité dans le monde ont développé des procédés et des technologies différentes. Ils conduisent tous à un produit, l'hexafluorure d'uranium UF6 , qui doit respecter des spécifications de pureté (norme internationale ASTM C787).
L'UF6 , conditionné sous forme solide dans des conteneurs standardisés appelés 48Y, est ensuite expédié vers les usines d'enrichissement qui utilisent la diffusion gazeuse ou l'ultracentrifugation.
L'opération de préparation de l'UF6 comprend une étape de purification et une étape...
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Procédés de raffinage et de conversion
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HARRINGTON (C.), RUENHLE (A.) - Uranium production technology. - D. Van Nostrand publications, New York (1959).
-
(2) - KATZ (J.J.), RABINOWITCH (E.) - The chemistry of uranium. - Dover publications, New York (1951).
-
(3) - Production of yellow cake and uranium fluorides. - Proceedings of advisory group meeting, IAEA publications, Paris, 5-8 juin 1979.
-
(4) - BACHER (V.W.), JACOB (E.) - UF6 Chemie und technologie eines Grunstoffs des nucklearen Brennstoff-Kreislaufes. - Chemiker Zeitung, 106, p. 117-136 (1982).
-
(5) - LLEWELLYN (D.R.) - Some physical properties of UF6 . - J. Chem. Soc., p. 28-36 (1953).
-
(6) - WILSON (P.W.) - Reactions and comparative reactivity of UF6 . - Rev. Pure and Applied Chem., 22, p. 1-12 (1972).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Standard Specification for Uranium Hexafluoride for Enrichment, American standard for testing materials - ASTM C787 -
-
Standard Specification for Uranium Hexafluoride Enriched to less than 5%235U. American standard for testing materials - ASTM C996 -
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