Quatrième trimestre 2002

COGEMA passe à la centrifugation et enterre la technologie de l’enrichissement de l’uranium par diffusion gazeuse

Après l’abandon de l’enrichissement par voie chimique et par laser, c’est le troisième échec d’une filière d’enrichissement isotopique sélectionnée par l’industrie nucléaire française.

WISE-Paris, le 18 octobre 2002

[Mise en ligne le 18/10/2002]

C’est à travers sa filiale COGEMA que le groupe français AREVA a signé avec le consortium anglo-germano-néerlandais URENCO, le 9 octobre 2002, un ‘memorandum of understanding’ ou protocole d’entente portant sur la « conception et [la] construction d’équipements et d’installations de centrifugation, ainsi que sur la Recherche et Développement en matière de production d’uranium enrichi par centrifugation, à des fins de fabrication de combustible nucléaire ». (1)

Cette déclaration commune d’intention signe, en d’autres termes, la programmation de mise à l’arrêt de l’usine d’enrichissement par diffusion gazeuse, Georges Besse, exploitée par Eurodif, filiale de COGEMA, située à Pierrelatte.

Eurodif, qui a démarré sa production en 1979 et a été mise en service industriel en juin 1982, emploie environ 1.150 personnes et produit près de 25 % de l’uranium enrichi mondial. Elle est détenue à 59,653 % par COGEMA, dont 15 % via la société Sofidis (2), 10 % par l’Iran via Sofidis également, 11,111 % par Enusa (Espagne), 11,111 % par Synatom (Belgique) et 8,125 % par Enea (Italie). En 2001, l’usine a produit 2.165 tonnes d’UF6 enrichi à partir de 18.194 t d’UF6 naturel fourni par l’usine Comurhex (100 % COGEMA) de Pierrelatte (3). L’usine met en œuvre 1.400 modules d'enrichissement en cascade, répartis en 70 groupes de 20 modules regroupés dans des locaux confinés. Le principe de l'enrichissement par voie gazeuse consiste à faire diffuser un grand nombre de fois l'UF6 gazeux à travers des parois poreuses appelées « barrières de diffusion ». Ces barrières laissent passer de façon préférentielle l'isotope 235 de l'uranium contenu dans le gaz, augmentant ainsi, à chaque passage, la proportion de cet isotope fissile dans l'UF6.

Il n’existe en octobre 2002, plus qu’une seule autre usine d’enrichissement par diffusion gazeuse de l’ampleur d’Eurodif (4). Il s’agit de l’usine de Paducah détenue par l’US Enrichement Corp (USEC) située dans le Kentucky, USA. Eurodif affiche une capacité nominale de 10,8 millions d’unités de travail de séparation (UTS) contre 11,3 millions à Paducah. La troisième usine ayant opéré la diffusion gazeuse a été fermée le 11 mai 2001 ; elle était située à Portsmouth dans l’Ohio, était également exploitée par l’USEC et totalisait 7,4 millions d’UTS. La capacité mondiale d’enrichissement par diffusion gazeuse se situe donc à 23 millions d’UTS.

Le reste de la capacité mondiale d’enrichissement d’uranium correspond à une technique aussi ancienne que la diffusion gazeuse, dite centrifugation. Ce procédé utilise l'action de la force centrifuge sur de l'UF6 gazeux contenu dans un récipient tournant à grande vitesse autour d'un axe. L'intensité des forces centrifuges étant proportionnelle à la masse des corps, les atomes d'uranium 238 sont chassés vers la périphérie. Le gaz au centre du récipient est enrichi en uranium 235 tandis que le gaz près de la paroi est appauvri. La capacité mondiale d’enrichissement par centrifugation est de l’ordre de 22,5 millions d’UTS, répartie entre Minatom en Russie (15 millions d’UTS), le Japon (2,65 millions d’UTS), la Chine (1 million d’UTS) et URENCO (2,3 millions d’UTS à Capenhurst en Grande Bretagne, 1,35 millions d’UTS à Gronau en Allemagne et 1,6 millions d’UTS à Almelo aux Pays-Bas). Il est à noter que la taille des usines d’enrichissement par centrifugation est bien inférieure à celledes usines utilisant le procédé de diffusion gazeuse, dont la plus grande, située en Russie à Ekaterinburg, atteint 7 millions d’UTS. Le consortium URENCO, détenu à 33 % par BNFL, 33 % par Ultracentrifuge Nederland BV (détenu à 98,9 % par le gouvernement néerlandais) et 33 % par Uranit GmbH (50 % Nukem et 50 % E.On AG), emploie 1.726 personnes et a fourni plus de 4,8 millions d’UTS en 2001.

Il paraît étonnant, en première approche, que COGEMA projette de se départir d’une capacité de production qui lui assure 25 % du marché mondial de l’enrichissement, qui se situait en 2001 à environ 35 millions d’UTS. COGEMA n’a pas précisé de date pour la fermeture de l’usine Georges Besse, mais une projection de l’offre et de la demande mondiale de services d’enrichissement, produite par URENCO en mai 2001, montre une fermeture de l’usine vers 2007-2008, alors que la demande croit lentement jusqu’à 39 millions d’UTS en 2010 (5). Il faut savoir cependant que l’usine avait initialement été prévue pour fonctionner jusqu’en 2000, et qu’elle a fait l’objet, à partir de 1999, d’une réévaluation de sûreté, qui a été examinée le 25 octobre 2000 en Groupe permanent d'experts pour les laboratoires et les usines (6). Les conclusions générales du groupe permanent d’experts semblent à priori positives, mais certains dossiers relatifs à la sûreté de l’usine restent en suspens. En effet, l’Autorité de sûreté nucléaire a engagé un certain nombre d’actions correctives (7), mais elle a surtout réclamé à COGEMA des études approfondies sur trois points relatifs à la sûreté de l’installation : la tenue au séisme, la réévaluation du risque lié à la chute d’avion et le risque de criticité. Depuis décembre 2001, et d’après les informations rendues publiques par la DGSNR et COGEMA, les études de sûreté concernant le risque de chute d’avion et le risque de criticité n’ont toujours pas été remises à l’autorité de sûreté.

La signature du protocole d’entente avec URENCO correspond en tout cas à un véritable aveu d’échec de la filière diffusion gazeuse. Avec la décision de basculer sa branche enrichissement vers le procédé de centrifugation, COGEMA désavoue le procédé de diffusion gazeuse, beaucoup plus gourmand en énergie que la centrifugation. L’usine Eurodif qui utilise aujourd’hui de l’ordre de 20 TWh ou plus par an (selon le taux de production), soit environ la production annuelle de trois à quatre réacteurs nucléaires de 900 MW, pourrait se voir remplacée par une installation utilisant 10 à 40 fois moins d’électricité (8). Le gain économique pour COGEMA paraît évident. La perte d’EDF, qui se trouve déjà en surcapacité, aussi.

En décidant de passer à l’enrichissement par centrifugation, COGEMA désavoue également deux procédés développés par le CEA, Chemex et SILVA. Au total, ce sont 7,634 milliards de francs courants (environ 1,15 milliards d’Euros) qui auront été dépensés par le CEA entre 1973 et 1996 pour la recherche et développement sur la séparation isotopique et l’enrichissement, soit essentiellement la diffusion gazeuse, Chemex et SILVA. Ce chiffre représente environ 30 % du budget du CEA consacré sur la période à la R&D sur le cycle du combustible, à savoir 25,634 milliards de francs (9) (presque 4 milliards d’Euros).

Le premier, procédé chimique, consistait en des échanges répétés entre une phase aqueuse d'uranium trivalent et une phase organique d'uranium tétravalent. Les solutions étaient préparées en utilisant l'uranium naturel et non l'UF6. Le procédé ne pouvait pas en pratique être utilisé pour la production d'uranium hautement enrichi. Ce programme s'est déroulé dans les années 80 à Saclay et à Pierrelatte notamment, mais surtout au centre d’études nucléaires du CEA à Grenoble où trois installations pilotes ont opéré jusqu’en 1988, date à laquelle le CEA a mis fin à ce programme.

Le deuxième procédé, la Séparation Isotopique par Laser sur la Vapeur Atomique de l’uranium (SILVA), a également connu sa phase de développement dans le courant des années 80. Dans ce procédé, l'uranium métal est vaporisé et des faisceaux laser éclairent cette vapeur et ionisent sélectivement l'uranium 235, qui est collecté sur des plaques chargées négativement. L'uranium 238, encore neutre, se condense sur le toit du séparateur. Le CEA qui exploite deux pilotes du procédé dans son centre de Saclay respectivement depuis 1987 et 1996, doit, selon un contrat signé avec le gouvernement en janvier 2001, terminer ses travaux sur SILVA d’ici la fin 2003, pour se concentrer sur l’enrichissement par ultra-centrifugation. Pourtant, en 1996, le programme SILVA représentait 94 % des 488 millions de francs de budget du CEA alloué cette même année à la R&D sur l’enrichissement. De fait, les démonstrations des différents aspects du procédé menées par le CEA et COGEMA en 1996 et 1997, qui devaient permettre à COGEMA de prendre une décision industrielle en l’an 2001 semblent avoir conduit à l’échec, et l’intention de COGEMA de mettre en service une installation pilote dès l’an 2010 paraît aujourd’hui enterrée. Tout comme la filière EURODIF.

Notes :

  1. AREVA, « URENCO et AREVA signent un Memorandum of Understanding dans le domaine de la technologie de l'enrichissement de l'uranium par centrifugation », 9 octobre 2002
    http://www.arevagroup.com/areva/areva.nsf/VPressRoompubFr/D516A59ADC611394C1256C4D004FA46D?opendocument
  2. Sofidis, crée par accord franco-iranien le 23/02/1975, participe pour 25 % du capital d’Eurodif et est détenue à 60 % par COGEMA et à 40 % par l’Organisation de l’Énergie Atomique de l’Iran, OEIA
  3. DSIN, Rapport Annuel 2001
  4. La Chine possède également une petite usine d’enrichissement par diffusion gazeuse d’une capacité de 0,9 millions d’UTS située à Lanzhou
  5. M Lenders, « Uranium Enrichment by Gaseous Centrifuge », URENCO Ltd, Deutsches Atomforum Annual Meeting on Nuclear Technology 2001, 16 mai 2001, Dresden. http://www.urenco.com/pdf/atomforum_May_2001.pdf
  6. Décision DSIN/FAR/SD1/n°11244/2000 du 26 décembre 2000 : Société EURODIF - Usine de diffusion gazeuse du Tricastin. Demandes formulées à la suite de la réévaluation de la sûreté de l'installation après 20 ans de fonctionnement
    http://www.asn.gouv.fr/data/information/decision7.asp
  7. Notamment le respect des masses minimales liées au transport, le remplacement du réservoir de secours et la palliation à des fuites sur les échangeurs
  8. URENCO op. cit. URENCO présente des chiffres de 2 200-2 500 kWh/UTS pour la diffusion gazeuse contre 50-240 kWh/UTS pour la centrifugation
  9. M. Schneider et al., « Research and Development Expenditure on Nulcear Issues in France : 1960-1996 », WISE-Paris pour Energy Services, Lohmar, Allemagne, février 1998

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