1.4. le plutonium considéré comme un combustible et son recyclage dans le Mox : contraintes techniques
Le Mox, mélange d'oxyde d'uranium et de plutonium, constitue un combustible utilisable dans les réacteurs à eau pressurisée moyennant quelques adaptations des réacteurs et sous certaines limites. Le bilan d'introduction du Mox en France est positif. C'est pourquoi EDF entend l'étendre progressivement à un nombre accru de tranches nucléaires. La poursuite de cette introduction conditionne l'équilibre économique de l'aval du cycle.
Plusieurs types de Mox et plusieurs configurations de coeur contenant du Mox
Le Mox
(Mixed Oxide Fuel) est composé d'oxydes d'uranium et de plutonium. Des
variantes existent tant pour le ratio uranium 235 fissile / uranium 238 fertile
de l'oxyde d'uranium que pour la teneur globale de l'oxyde de plutonium et sa
composition isotopique. Par ailleurs, il faut noter que le nombre d'assemblages
combustibles contenant du Mox varie, selon les cas, par rapport au nombre total
d'assemblages du coeur d'un réacteur.
Le minerai d'uranium comprend en moyenne 0,1 à 0,5 % d'uranium. La
composition isotopique de cet uranium naturel est de 0,7 % en uranium 235
fissile. Après enrichissement, l'on aboutit à une teneur de 3,5 %
en uranium 235. L'uranium appauvri résultant de l'enrichissement
comprend quant à lui 0,2 % d'uranium 235. L'oxyde d'uranium
utilisé pour fabriquer le Mox était traditionnellement l'uranium
naturel. L'uranium appauvri produit en aval des usines d'enrichissement lui est
de plus en plus souvent préféré. L'abaissement de 0,7 %
à 0,2 % de la teneur en uranium 235 ainsi réalisé permet
en effet d'augmenter la concentration en oxyde de plutonium, donc sa
consommation globale.
Le Mox est placé dans des crayons qui eux-mêmes sont
assemblés de différentes façons. Les réacteurs
à eau bouillante utilisaient dans le passé des assemblages
à îlot de plutonium. Au sein de chaque assemblage, les crayons Mox
étaient placés dans une zone centrale et les crayons à
uranium enrichi à la périphérie. Au contraire, les
réacteurs à eau pressurisée " moxés "
contiennent des assemblages
" tout Mox "
qui ne contiennent
que des crayons Mox
32(
*
)
. Les
réacteurs REP 900 MW du palier CP1-CP2 se caractérisent par des
assemblages tout Mox. Au sein de chaque assemblage, l'on fait varier la teneur
en oxyde de plutonium. La périphérie, le centre et la zone
moyenne comportent des crayons de teneurs différentes en plutonium -
selon le schéma ci-après -.
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légende : |
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zone 1 : périphérie - 64 crayons à faible teneur - 3,35 % de plutonium |
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zone 2 : 100 crayons à teneur moyenne - 5,10 % de plutonium |
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zone 3 : centre - 100 crayons à forte teneur - 6,75 % de plutonium |
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O |
tubes guides et tubes d'instrumentation |
Globalement, deux paramètres peuvent être utilisés pour faire varier le contenu global en Mox d'un réacteur à eau pressurisée : d'une part la teneur en oxyde de plutonium de chacun des assemblages et d'autre part le nombre d'assemblages de Mox par rapport au nombre total d'assemblages présents dans le coeur. Ces deux paramètres permettent, dans des limites précises fixées par la sûreté, de faire varier le tonnage de plutonium recyclé dans un REP.