Uranium de retraitement
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L’uranium de retraitement (URT, en anglais, Recovered Uranium ou Reprocessed Uranium- RU) est généralement produit par le traitement des combustibles d'oxyde d'uranium (UOX) irradiés, produits dans les cycles d'un réacteur à eau légère. Le combustible nucléaire usagé de ces filières contient principalement de l'uranium (de l'ordre de 95 % de la masse), dont la proportion d'uranium 235 (235U) est supérieure à la teneur naturelle, de l'ordre de 1 %.
L’uranium de retraitement enrichi (URE) est de l'uranium de traitement, dont la teneur en 235U a été augmentée par des procédés de séparation isotopique.
Cet uranium de retraitement était peu utilisé, d'une part à cause des inconvénients associés à sa composition isotopique, et d'autre part parce que les cours de l'uranium naturel étaient relativement bas, rendant l'uranium de retraitement peu compétitif. Mais cette situation pourrait évoluer en fonction du marché de l'uranium[1],[2]. Son principal emploi envisagé est d'être utilisé en l'état, comme matière première dans un cycle surgénérateur au plutonium, en parallèle à de l'uranium appauvri.
Pour mémoire, dans le cycle du combustible nucléaire au thorium, le traitement du combustible nucléaire usé conduit principalement à isoler l'233U (accompagné d'autres isotopes à l'état de traces). L'233U n'est cependant pas considéré comme « uranium de retraitement », mais constitue la matière fissile du cycle.
L'uranium de retraitement est issu du traitement du combustible nucléaire usé, lequel peut s'appliquer à deux filières conduisant à des compositions isotopiques assez différentes.
- Dans le cycle du combustible nucléaire, le retraitement du combustible permet de séparer les déchets proprement dits (actinides mineurs et produits de fission) des matières valorisables (uranium, plutonium, et à un moindre degré neptunium). Cet uranium de retraitement est généralement issu des filières de réacteur à eau légère, demandant au départ un enrichissement de l'uranium de l'ordre de 3 à 4 %. L'uranium de retraitement qui en provient a une teneur en 235U de l'ordre du pour cent, ce qui en fait un uranium légèrement enrichi.
- Dans les réacteurs à eau lourde pressurisée fonctionnant avec de l'uranium naturel (filière ne nécessitant pas la mise au point de moyens industriels pour l'enrichissement de l'uranium) et de l'eau lourde, le retraitement est l'opération qui permet d'isoler le plutonium, généralement destiné à un usage militaire dans ce type de filière. Dans ce cas, l'uranium issu du retraitement a une teneur en 235U inférieure à celle de départ, ce qui en fait un uranium appauvri.
Composition isotopique
L'uranium retraité, qui est passé dans les réacteurs, se distingue cependant de l'uranium « frais » par sa composition isotopique plus complexe, comprenant des isotopes de l'uranium qui ne sont pas présents dans l'uranium naturel :
- L'isotope fissile est 235U, mais dans environ un cas sur six, une capture neutronique conduit à former de l'236U.
- De manière plus marginale, des réactions (n,2n) successives induite par des neutrons rapides peuvent conduire à former des isotopes de plus en plus légers : 234U voire 233U ou même 232U, formés à partir de 235U.
Ces isotopes capturent des neutrons en réacteur sans être fissiles, et sont donc naturellement des poisons neutroniques nuisibles pour la réactivité du cœur.
D'autre part, ils sont beaucoup plus fortement radioactifs que l'uranium naturel, ce qui fait que les traitements sur l'uranium retraité peuvent poser d'importants problèmes de radioprotection qui ne se posent pas pour l'uranium naturel ou enrichi.
| Isotope | Proportion | Caractéristiques |
|---|---|---|
| 238 | 99 % | Isotope fertile |
| 237 | 0 % | Sans présence significative à l'échelle d'un traitement industriel. De l'ordre de 0,001 % à l'arrêt du réacteur, sa demi-vie est de l'ordre d'une semaine. Il se stabilise rapidement en neptunium 237 qui peut être isolé chimiquement. |
| 236 | 0,4 %-0,6 %[3] | Isotope ni fissile ni fertile. Poison neutronique. |
| 235 | 0,4 %-0,6 % | isotope fissile |
| 234 | > 0,02 % | isotope fertile, incidence sur la réactivité[4]. |
| 233 | trace | isotope fissile. |
| 232 | trace | Dans sa chaîne de désintégration, le thallium-208 est un fort émetteur de rayonnement gamma, ce qui impose de lourdes précautions en radioprotection. |
