Point sur l'utilisation du combustible MOX
(Recyclage du plutonium)
Dans les réacteurs à eau sous pression
de 900 MWé
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MOX
1. Les procédures réglementaires
Les décrets d'autorisation de création de 16 réacteurs à eau sous pression de 900 MWe prévoient l'utilisation de combustible à oxydes mixtes d'uranium et de plutonium. Il s'agit de: Blayais 1 et 2, Dampierre 1 à 4, Gravelines 1 à 4, Saint-Laurent B 1 et 2, Tricastin à 4. L'utilisation de combustible MOX est soumise à l'approbation des ministres chargés de l'environnement et de l'industrie, après avis du ministre chargé de la santé. Le directeur de la sûreté des installations nucléaires, par délégation des ministres chargés de l'environnement et de l'industrie, autorise la réception et le stockage provisoire dans l'INB concernée de chaque recharge MOX neuve, puis son introduction et son utilisation dans le réacteur concerné. A ce jour seulement 6 réacteurs sont autorisés à fonctionner avec du combustible MOX. Il s'agit de: Saint-Laurent B 1 (depuis 1987), Saint-Laurent B 2 (depuis 1988), Gravelines 3 (depuis 1989), Gravelines 4 (depuis 1990), Dampierre 1 (depuis 1990), Dampierre 2 (depuis 1993). Biayais 2 devrait l'être courant juin 1994. 2. Les contraintes techniques et le bilan d'utilisation
3. Les perspectives à court terme
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Les modifications permettant de garantir des marges suffisantes dans les études de sûreté concernent principalement le système de protection du réacteur, la concentration en bore de certains réservoirs, les règles de pilotage du réacteur et certaines procédures incidentelles et accidentelles. A ce jour, la DSIN a autorisé l'exploitation de deux réacteurs en gestion hybride : Dampierre 2 (en 1993) et Gravelines (en 1994). Réunion du 13 octobre 1994 Point sur les procédures relatives à
l'utilisation
Un point sur l'utilisation du combustible MOX
dans les réacteurs à eau sous pression a été
présenté lors de la précédente séance
de Conseil, le 2 juin dernier. La présente note reprécise
la procédure réglementaire à suivre préalablement
à l'utilisation de ce type de combustible.
A l'heure actuelle, seize réacteurs
de 900 MW ont un décret d'autorisation prévoyant l'utilisation
de combustible MOX (Blayais 1 et 2, Dampierre 1 à 4, Gravelines
1 à 4, St Laurent B1 et B2 et Tricastin 1 à 4).
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Recyclage du plutonium dans les centrales REP d'EDF
Retour d'expérience - Perspectives
Dès le début de
l'utilisation industrielle de l'énergie nucléaire en France,
le cycle du combustible a été conçu pour être
fermé c'est-à-dire pour intégrer le retraitement du
combustible et son recyclage.
L'utilisation de combustible mixte "MOX" (plutonium, uranium) permet d'optimiser l'utilisation des ressources en évitant un gaspillage injustifié et de n'avoir à stocker définitivement que les déchets non recyclables. EDF, partie prenante dans le processus du retraitement, ayant conduit à fermer depuis 1987 le cycle du combustible, considère aujourd'hui au vu du retour d'expérience déjà acquis (20 années réacteurs d'exploitation du combustible MOX réparties sur 6 réacteurs) qu'il est justifié, pour des raisons de stratégie industrielle et économique de poursuivre dans cette voie. 1. Les Raisons du Recyclage
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Actuellement 10 tranches allemandes, 2 suisses et 2 belges sont autorisées à utiliser du combustible MOX. En Suisse et en Allemagne, des demandes d'autorisation supplémentaires ont été déposées dont deux viennent d'être accordées en Allemagne. Le Japon quant à lui, prévoit de disposer de 9 tranches avec du combustible MOX d'ici l'an 2000. L'ensemble des coûts constatés sur les investissements déjà réalisés pour des installations en fonctionnement ou en cours de mise en service confirment que le recyclage sous forme de combustible MOX ne remet pas en cause la compétitivité du kWh nucléaire par rapport au kWh d'origine fossile. 2. La situation actuelle
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Dans cette gestion hybride le
combustible UO2 3,7% reste dans le réacteur pendant
4 cycles et le combustible MOX pendant 3 cycles. Cette gestion permet une
meilleure utilisation de l'UO2.
L'assemblage MOX composé d'un mélange UO2, PuO2 contient environ 5% de plutonium (25 kg) dit plutonium de première génération car issu du retraitement d'éléments combustibles REP UO2 irradié. En fin de vie en réacteur, un assemblage MOX contient un peu moins de 20 kg de plutonium dit de deuxième génération. Une recbarge MOX permet donc de consommer 80kg de plutonium pour un réacteur 900 MWé. Le processus permet donc d'une part de consommer du plutonium et d'autre part de le concentrer dans un nombre réduit d'assemblages puisque un assemblage REP UO2 irradié fin de vie ne contient que 5 kg de plutonium environ. Globalement la production nette de plutonium d'un réacteur chargé en MOX (gestion 1/3 de coeur) est de 80 kg alors que pour un réacteur chargé uniquement en UO2 elle est de 120kg. La structure de l'assemblage MOX est en tout identique àcelle de l'assemblage UO2 Fragema avancé (AFA). Le combustible MOX conçu par Fragema est actuellement fabriqué pour partie dans l'usine de Dessel en Belgique et pour partie à Cadarache. L'usine MELOX située à Marcoule est en cours de mise en service. Sa production devrait progressivement atteindre 120 tonnes de combustible par an. Le recyclage est monorecyclage: le plutonium de 2e génération contenu dans le combustible MOX irradié ne fait pas l'objet d'un deuxième recyclage. Les capacités industrielles de recyclage du Pu dans les REP étant limitées par la capacité des usines de fabrication, EDF a adopté, pour le retraitement REP, une politique d'égalité des flux (c'est-à-dire l'adéquation du flux de retraitement aux flux de valorisation des matières fissiles récupérées). Cette politique qui permet de ne pas accumuler de stock de plutonium se justifie tant par des raisons économiques que par des raisons techniques: le plutonium séparé issu des REP se charge en américium ce qui complique les opérations ultérieures de fabrication, notamment sous l'angle de la radioprotection. Cette politique conduit à ne pas retraiter immédiatement la totalité des combustibles irradiés, le solde étant entreposé provisoirement sous eau en piscines. EDF se doit alors de privilégier le retraitement des éléments combustibles qui en permettent la meilleure valorisation. Les éléments REP-MOX irradiés étant plus riches en Pu que les éléments REP-UO2, il pourrait paraltre attractif de les retraiter préférentiellement. Néanmoins, si le retraitement de ces éléments REP-MOX est techniquement possible (et cela a déjà été réalisé à titre de démonstration à la Hague), le plutonium de deuxième génération issu de ce retraitement est riche en isotopes pairs qui le rendent moins intéressant à utiliser dans les REP que le plutonium de première génération. Par ailleurs, la matrice MOX étant de l'uranium appauvri, l'uranium de retraitement qui en est issu n'a pas d'intérêt énergétique dans les REP. Le Plutonium de 2e génération et l'uranium de retraitement associé sont, par contre, facilement valorisables dans les réacteurs rapides. Enfin, à flux égal de Pu recyclé, le retraitement REP - UO2 permet de limiter de manière encore plus significative le nombre d'assemblages à entreposer (facteur 4 environ entre les retraitements REP - UO2 et REP - MOX). Aussi, le monorecyclage sera-t-il durablement privilégié par rapport au multirecyclage. 3. Le bilan d'exploitation du combustible MOX
Les mouvements du combustible
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Après utilisation en réacteur, le combustible MOX nécessite un temps de refroidissement plus long (2,5 ans au lieu d'1 an pour le combustible UO2 irradié) en piscine avant évacuation. Cette contrainte doit être prise en compte pour gérer les capacités de stockage des piscines. Le comportement de l'assemblage
L'exploitation des tranches
4. Perspectives
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