{"id":27226,"date":"2020-02-21T15:14:06","date_gmt":"2020-02-21T20:14:06","guid":{"rendered":"http:\/\/cna.flywheelsites.com\/reacteurs-et-prm\/nuclear-fuel\/"},"modified":"2020-08-24T16:41:55","modified_gmt":"2020-08-24T20:41:55","slug":"combustible-nucleaire","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/cna.ca\/fr\/reacteurs-et-prm\/combustible-nucleaire\/","title":{"rendered":"Combustible&nbsp;nucl\u00e9aire"},"content":{"rendered":"\n<p>Moins de 10 pastilles sont n\u00e9cessaires pour alimenter le m\u00e9nage canadien moyen pendant un an. (10 piles AA alimenteraient-elles votre maison pendant un an?) La production de la m\u00eame quantit\u00e9 d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 qu\u2019une pastille d\u2019uranium n\u00e9cessiterait 400&nbsp;kilogrammes de charbon, 410&nbsp;litres de p\u00e9trole ou 350&nbsp;m\u00e8tres cubes de gaz naturel.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/cna.ca\/wp-content\/uploads\/2018\/03\/The-Power-of-Uranium-FR.svg\" alt=\"\" class=\"wp-image-22227\" width=\"300\" height=\"77\"\/><\/figure>\n\n\n\n<p>Le cycle du combustible nucl\u00e9aire d\u00e9signe la transformation de l\u2019uranium de minerai en combustible nucl\u00e9aire et le traitement des d\u00e9chets.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Extraction de l\u2019uranium<\/h2>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Minerai d\u2019uranium<\/h3>\n\n\n\n<p>L\u2019uranium se trouve naturellement dans la cro\u00fbte terrestre. Il est presque aussi r\u00e9pandu que l\u2019\u00e9tain et 500&nbsp;fois plus abondant que l\u2019or. On trouve des traces d\u2019uranium naturel dans tous les sols et roches, rivi\u00e8res et oc\u00e9ans, ainsi que dans les aliments et les tissus humains.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Extraction de l\u2019uranium au Canada<\/h3>\n\n\n\n<p>La plus grande partie de l\u2019uranium canadien est extraite dans le bassin de l\u2019Athabasca, dans le nord de la Saskatchewan, qui poss\u00e8de certains des gisements d\u2019uranium les plus riches au monde, avec des concentrations plus de 100&nbsp;fois sup\u00e9rieures \u00e0 la moyenne mondiale. Il y a \u00e9galement des r\u00e9serves inexploit\u00e9es d\u2019uranium dans les Territoires du Nord-Ouest, au Nunavut, en Ontario et au Qu\u00e9bec.<\/p>\n\n\n\n<p>Certains de ces gisements sont proches de la surface et peuvent \u00eatre extraits gr\u00e2ce \u00e0 des techniques \u00e0 ciel ouvert. D\u2019autres gisements se trouvent plus en profondeur et n\u00e9cessitent des techniques d\u2019exploitation mini\u00e8re en roche dure.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Proc\u00e9d\u00e9s d\u2019extraction de l\u2019uranium<\/h3>\n\n\n\n<p>Le minerai d\u2019uranium est extrait du sol de l\u2019une des trois fa\u00e7ons suivantes&nbsp;: extraction \u00e0 ciel ouvert, extraction souterraine ou r\u00e9cup\u00e9ration in situ.<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Extraction \u00e0 ciel ouvert<\/strong><br>Lorsque le minerai d\u2019uranium est proche de la surface, g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 moins de 100&nbsp;m\u00e8tres de profondeur, il est g\u00e9n\u00e9ralement extrait gr\u00e2ce au proc\u00e9d\u00e9 d\u2019extraction \u00e0 ciel ouvert.<\/li><li><strong>Extraction souterraine<\/strong><br>Lorsque le minerai est situ\u00e9 \u00e0 plus de 100&nbsp;m\u00e8tres sous la surface, les proc\u00e9d\u00e9s d\u2019extraction mini\u00e8re souterraine sont plus \u00e9conomiques que l\u2019extraction mini\u00e8re \u00e0 ciel ouvert.<\/li><li><strong>R\u00e9cup\u00e9ration in situ<\/strong><br>Dans quelques endroits, l\u2019uranium peut \u00eatre dissous directement \u00e0 partir du minerai, en pompant des solutions mini\u00e8res sous terre, en les ramenant \u00e0 la surface et en extrayant l\u2019uranium dissous.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/cna.ca\/wp-content\/uploads\/2018\/03\/Nuclear-Fuel-Cycle-FR.svg\" alt=\"\" class=\"wp-image-22210\" width=\"281\" height=\"150\"\/><\/figure>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Concentration<strong> de l\u2019uranium<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>Le minerai est broy\u00e9 et m\u00e9lang\u00e9 \u00e0 de l\u2019eau de mani\u00e8re \u00e0 obtenir une boue qui peut \u00eatre achemin\u00e9e \u00e0 travers une s\u00e9rie de circuits de concentration. De l\u2019acide est ajout\u00e9 \u00e0 la boue pour s\u00e9parer l\u2019uranium des autres min\u00e9raux pr\u00e9sents dans la roche d\u2019accueil. Cette solution riche en uranium est ensuite purifi\u00e9e, solidifi\u00e9e et s\u00e9ch\u00e9e pour former un concentr\u00e9 de minerai d\u2019uranium (U<sub>3<\/sub>O<sub>8<\/sub>).<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Raffinage et conversion de l\u2019uranium<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>Blind River, en Ontario, abrite la seule installation canadienne de raffinage de l\u2019uranium. D\u00e9tenue et exploit\u00e9e par <a href=\"https:\/\/www.cameco.com\/\" class=\"rank-math-link\">Cameco<\/a>, elle est la plus grande au monde. Sur ce site, le concentr\u00e9 de minerai d\u2019uranium est s\u00e9par\u00e9 des impuret\u00e9s par une s\u00e9rie de proc\u00e9d\u00e9s chimiques, notamment la digestion, l\u2019extraction par solvant et la d\u00e9nitration. Ces proc\u00e9d\u00e9s de raffinage produisent un trioxyde d\u2019uranium (UO<sub>3<\/sub>) tr\u00e8s pur. L\u2019UO<sub>3<\/sub> est la mati\u00e8re premi\u00e8re pour les prochaines phases du processus de fabrication du combustible. <\/p>\n\n\n\n<p>Pour les r\u00e9acteurs \u00e0 eau lourde CANDU, le proc\u00e9d\u00e9 de conversion de l\u2019uranium consiste \u00e0 convertir l\u2019UO<sub>3 <\/sub>en dioxyde d\u2019uranium (UO<sub>2<\/sub>). Ce proc\u00e9d\u00e9 a \u00e9t\u00e9 mis en \u0153uvre \u00e0 Port Hope, en Ontario, dans la seule installation canadienne de conversion de l\u2019uranium. On ajoute de l\u2019acide nitrique et de l\u2019ammoniac \u00e0 l\u2019UO<sub>3<\/sub>, qui est ensuite introduit dans un four sp\u00e9cial fonctionnant en atmosph\u00e8re r\u00e9ductrice pour emp\u00eacher que plus d\u2019oxyg\u00e8ne ne se m\u00e9lange aux pastilles. La poudre d\u2019UO<sub>2<\/sub> de qualit\u00e9 c\u00e9ramique qui en r\u00e9sulte peut \u00eatre transform\u00e9e en pastilles destin\u00e9es \u00e0 \u00eatre utilis\u00e9es dans des grappes de combustible CANDU.<\/p>\n\n\n\n<p>Pour les r\u00e9acteurs \u00e0 eau l\u00e9g\u00e8re, le proc\u00e9d\u00e9 de conversion consiste \u00e0 ajouter du fluor au UO<sub>3<\/sub> pour obtenir de lhexafluorure d\u2019uranium (UF<sub>6<\/sub>). L\u2019UF<sub>6<\/sub> est le seul compos\u00e9 de l\u2019uranium qui puisse exister sous forme gazeuse, solide ou liquide selon la temp\u00e9rature et la pression. C\u2019est cette caract\u00e9ristique qui fait que l\u2019UF<sub>6<\/sub> se pr\u00eate \u00e0 l\u2019enrichissement. La plupart des r\u00e9acteurs nucl\u00e9aires commerciaux en exploitation dans le monde ont recours \u00e0 de l\u2019uranium enrichi comme combustible.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Enrichissement<\/h3>\n\n\n\n<p>L\u2019uranium naturel a une concentration trop faible d\u2019uranium 235, son isotope radioactif, pour les r\u00e9acteurs \u00e0 eau l\u00e9g\u00e8re. Pour ces r\u00e9acteurs, l\u2019enrichissement de l\u2019uranium fait passer la concentration de l\u2019uranium&nbsp;235 de 0,7&nbsp;% \u00e0 environ 3&nbsp;% \u00e0 5&nbsp;%. L\u2019enrichissement consiste \u00e0 s\u00e9parer les atomes de l\u2019uranium 235, plus l\u00e9gers, des atomes d\u2019uranium 238, plus lourds et plus communs.<\/p>\n\n\n\n<p>Deux proc\u00e9d\u00e9s d\u2019enrichissement commerciaux sont utilis\u00e9s aujourd\u2019hui&nbsp;:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>La diffusion gazeuse consiste \u00e0 faire passer le gaz UF<sub>6<\/sub> \u00e0 travers des membranes. \u00c9tant donn\u00e9 que l\u2019uranium 235, plus l\u00e9ger, est un peu plus susceptible de traverser la membrane, il est possible de s\u00e9parer une partie de l\u2019uranium 238, plus lourd, en utilisant de nombreuses membranes, et ainsi produire de l\u2019UF<sub>6<\/sub> avec une plus forte concentration d\u2019atomes d\u2019uranium 235.<\/li><li>La centrifugation gazeuse consiste \u00e0 faire tourner tr\u00e8s rapidement des cylindres contenant de l\u2019UF<sub>6<\/sub>, ce qui projette les atomes d\u2019uranium 238, plus lourds, vers l\u2019ext\u00e9rieur de la centrifugeuse, tandis qu\u2019une concentration l\u00e9g\u00e8rement plus \u00e9lev\u00e9e d\u2019atomes d\u2019uranium 235 reste au centre. Cette partie du gaz est r\u00e9cup\u00e9r\u00e9e et le proc\u00e9d\u00e9 est r\u00e9p\u00e9t\u00e9 plusieurs fois.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Les r\u00e9acteurs CANDU n\u2019utilisent pas d\u2019uranium enrichi.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Fabrication du combustible<\/h3>\n\n\n\n<p>La fabrication du combustible commence par la compression de la poudre d\u2019UO<sub>2<\/sub> naturel ou enrichi dans des petites formes cylindriques, mesurant environ 10 \u00e0 13&nbsp;millim\u00e8tres de long et 8 \u00e0 13,5&nbsp;millim\u00e8tres de diam\u00e8tre. Trois de ces cylindres mis bout \u00e0 bout ressembleraient \u00e0 une pile AA, bien qu\u2019ils soient beaucoup plus denses, donc un seul de ces cylindres aurait \u00e0 peu pr\u00e8s le m\u00eame poids que la batterie. Ces pastilles sont ensuite cuites \u00e0 haute temp\u00e9rature (1600 \u00e0 1700&nbsp;\u00b0C), ce qui les rend plus solides et les densifie encore davantage.<\/p>\n\n\n\n<p>Les surfaces des pastilles sont ensuite meul\u00e9es et finies \u00e0 des dimensions pr\u00e9cises pour que ces derni\u00e8res puissent \u00eatre ins\u00e9r\u00e9es dans les grappes de combustible.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"606\" height=\"362\" src=\"https:\/\/cna.ca\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/CANDU-fuel-bundle-2.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-15855\" srcset=\"https:\/\/cna.ca\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/CANDU-fuel-bundle-2.jpg 606w, https:\/\/cna.ca\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/CANDU-fuel-bundle-2-300x179.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 606px) 100vw, 606px\" \/><figcaption>CANDU fuel bundle. Source: Nuclear Waste Management Organization.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Pour les r\u00e9acteurs CANDU, les pastilles de combustible d\u2019uranium naturel sont charg\u00e9es dans des tubes en alliage de zirconium de 28 ou 37 un&nbsp;demi m\u00e8tre de long, qui sont ensuite regroup\u00e9s dans une grappe de combustible cylindrique. Cette grappe est de la taille d\u2019une b\u00fbche de foyer mais fournit suffisamment d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 pour 100&nbsp;foyers pendant 18&nbsp;mois.<\/p>\n\n\n\n<p>Les grappes de combustible sont charg\u00e9es dans des canaux de combustible horizontaux, \u00e9galement appel\u00e9s tubes de force, qui s\u2019\u00e9tendent sur toute la longueur de la cuve du r\u00e9acteur (appel\u00e9e calandre). Environ une douzaine de grappes sont charg\u00e9es dans chaque canal, selon le mod\u00e8le de CANDU. Un r\u00e9acteur CANDU de 790&nbsp;m\u00e9gawatts contient 480canaux, 5760&nbsp;grappes et plus de 5&nbsp;millions de pastilles de combustible. L\u2019ensemble de ce syst\u00e8me fournit ensuite l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 n\u00e9cessaire \u00e0 500&nbsp;000&nbsp;familles.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Le combustible nucl\u00e9aire \u00e9tant tr\u00e8s dense en \u00e9nergie, un r\u00e9acteur nucl\u00e9aire a besoin de tr\u00e8s peu de combustible. 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