Après une série d’opérations mécaniques et chimiques (cisaillage, dissolution à l’acide, séparation par solvants), l’uranium et le plutonium, contenus dans le combustible usé, sont extraits et recyclés principalement pour entrer dans la fabrication de nouveaux éléments combustibles. Le reste, les produits de fission et les actinides mineurs, est considéré comme un déchet radioactif (HA).

L’uranium récupéré (uranium de retraitement ou URT) peut être enrichi à nouveau pour fabriquer du combustible standard : on l’appelle URE. Le plutonium peut être utilisé pour fabriquer du combustible MOX (Mélange d’Oxydes ou Mixed Oxides). La France dispose sur son territoire de toutes les installations requises pour retraiter le combustible et confectionner le combustible recyclé.

La conception du combustible MOX reprend globalement les mêmes étapes que pour le combustible UOX. Une première étape consiste à mélanger les oxydes de plutonium (entre 3 à 12 %) et d’uranium appauvri (entre 88 et 97 %). Le mélange poudreux est ensuite compacté pour former les pastilles. Ces dernières suivent une opération de frittage où elles sont chauffées à haute température pour assurer une cohésion entre les grains. Les pastilles sont finalement insérées dans les crayons de combustibles puis dans les assemblages combustibles. Cette fabrication est réalisée sur l’usine de Melox au sein de la plate-forme industrielle de Marcoule dans le Gard.

Mono et multi-recyclage

En France, 22 réacteurs de 900 MWe¹ utilisent aujourd’hui du combustible MOX. Toutefois, dans le cadre de la stratégie actuelle de gestion du combustible, ce MOX n’est pas recyclé une seconde fois après irradiation : il est entreposé en piscine. On parle ainsi de « mono-recyclage ». Autrement dit, seul le combustible UOX fait l’objet d’un recyclage, et une seule fois.

La stratégie dite de « multi-recyclage » en réacteur à eau pressurisée (MRREP) viserait, à l’inverse, à recycler l’ensemble des combustibles usés, y compris le MOX et l’URE, eux-mêmes issus d’un premier recyclage. La faisabilité technique de cette option a d’ailleurs été démontrée à travers une campagne expérimentale de traitement de MOX usé menée dans les usines d’Orano à La Hague.

À plus long terme, le combustible MOX pourrait également constituer une ressource pour certains réacteurs à neutrons rapides de 4^ème génération.

Le combustible MOX permet de recycler potentiellement jusqu’à 96 % des combustibles nucléaires usés, tout en divisant par 5 le volume des déchets de haute activité et par 10 la radiotoxicité des déchets, par rapport à un stockage des combustibles usés sans traitement.

Cette ressource recyclable contribue également à économiser la ressource première : l’uranium naturel (120 tonnes de MOX remplacent environ 120 tonnes d’uranium naturel, soit 1 000 tonnes de réserves de minerai).

Avec une production annuelle de 1 100 tonnes, l’usine Orano La Hague est la plus grande installation de retraitement du monde (la capacité de l’installation peut atteindre jusqu’à 1 700 tonnes/an). EDF et certains électriciens étrangers font retraiter leurs combustibles usés, récupérant ensuite uranium, plutonium et déchets séparés. Les déchets des pays étrangers traités en France leur sont retournés.

D’autres pays, comme la Finlande ou la Suède, ne retraitent pas leurs combustibles nucléaires usés et les considèrent comme des déchets. Ils les entreposent dans des piscines attenantes aux réacteurs dans l’attente des modalités d’un stockage définitif. ■