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Le combustible MOX

La fabrication du MOX

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Le combustible MOX est constitué d’un mélange d’oxyde d’uranium et d’oxyde de plutonium. L’uranium utilisé est de l’uranium naturel ou de l’uranium issu du traitement de combustibles usés. Le plutonium provient également du traitement de combustibles usés.

Le procédé de fabrication du combustible MOX en France est le procédé MIMAS (« micronized masterblend »). Il comporte les sept étapes suivantes :

1 - La production du mélange primaire, dont la teneur en plutonium est d’environ 30 % ; ce mélange est constitué d’oxyde d’uranium, d’oxyde de plutonium et de « chamotte » (pastilles de combustible MOX rebutées, concassées et broyées).

2 - La production du mélange secondaire : de l’oxyde d’uranium est ajouté au mélange primaire pour obtenir la teneur en plutonium recherchée, entre 5 et 12,5 %, selon les besoins des réacteurs.

3 – Le pastillage : après une étape d’homogénéisation, la poudre est transférée dans des presses permettant d’obtenir des pastilles dites « pastilles crues ».

4 – Le frittage : les pastilles crues sont introduites dans des fours dont la température s’élève jusqu’à 1 700 °C.

5 – La rectification : pour obtenir le diamètre requis, les pastilles frittées sont rectifiées à sec entre deux meules. Les pastilles non conformes sont utilisées pour fabriquer la « chamotte ».

6 – Le gainage : les pastilles rectifiées sont introduites dans des tubes métalliques pour constituer les crayons.

7– L’assemblage : les crayons sont placés dans une structure métallique ou « squelette » pour former un assemblage combustible MOX.

Chacune des ces étapes comporte une série de contrôles de qualité portant sur la conformité physique (géométrie, densité, aspect), chimique et isotopique des produits.

A l’exception de la dernière étape, dans laquelle le combustible est confiné à l’intérieur des gaines des crayons, soudées étanches, les opérations sur la matière mise en œuvre sont réalisées à l’intérieur de boîtes à gants. Ce sont des enceintes à parois métalliques, équipées de panneaux de vision transparents munis de dispositifs et de gants permettant des entrées et sorties de matériels et des interventions à l’intérieur de l’enceinte tout en assurant le confinement de la matière radioactive à l’intérieur de cette dernière. Ces boîtes à gants dont l’étanchéité est caractérisée par un très faible taux de fuite, sont maintenues en dépression par rapport aux locaux les abritant afin de réduire les risques de transfert des poudres d’oxyde de plutonium et d’uranium dans l’atmosphère des locaux.

Ce procédé est mis en œuvre dans l’usine MELOX, dont la capacité de production est de 195 tML / an [1]. A l’exception de l’étape d’assemblage, ce procédé a été mis en œuvre jusqu’en 2003 dans l’atelier de technologie du plutonium (ATPu), dont la capacité de production était d’environ 40 tML/an.

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Note :

1- tML / an : tonnes Métal Lourd par an.