Le procédé historique, gros consommateur d’électricité
Le procédé de diffusion gazeuse fut le premier procédé d’enrichissement isotopique de l’uranium à atteindre l’ échelle industrielle. Il fut utilisé par les Américains lors du projet Manhattan durant la seconde guerre mondiale pour produire la bombe atomique.
Principe de la diffusion gazeuse
L’uranium est injecté sous forme d’hexafluorure d’uranium gazeux. Les molécules d’hexafluorure doivent traverser des membranes très fines percées de milliards de pores au cm2. Les molécules plus légères contenant l’isotope-235 franchissent un peu plus rapidement ces barrières. Au bout de 1400 barrières à l’usine Georges-Besse), on obtient le taux d’enrichissement d’environ 4%.
© COGEMA-AREVA
L’uranium est injecté sous forme d’hexafluorure d’uranium, un composé gazeux. Les molécules d’hexafluorure doivent traverser des membranes très fines percées de milliards de pores au cm2. Les molécules plus légères contenant l’isotope-235 franchissent un tout petit peu plus rapidement ces barrières. Au bout d’un très grand nombre de barrières, on arrive à obtenir le taux d’enrichissement des combustibles.
En France, la diffusion gazeuse d’hexafluorure d’uranium a été mise en œuvre dès 1958 à Pierrelatte pour obtenir l’uranium très enrichi de la défense nationale. Les pays de l’Europe de l’Ouest s’unirent ensuite dans les années 1960 afin de maîtriser cette technologie. De 1979 à 2012, l’usine Georges-Besse d’EURODIF a assuré une production d’uranium enrichi pour des besoins civils.
Cette très grosse usine implantée sur le site de la centrale de Tricastin dans la vallée du Rhône était capable d’alimenter 90 réacteurs de 1 Gigawatt
électrique de puissance. et de fournir environ 25 % des besoins mondiaux d’uranium enrichi pour les combustibles de réacteurs. Elle comptait parmi ses clients EDF et plus de 30 compagnies d’électricité.
Diffuseurs pour l’enrichissement de l’uranium
Diffuseurs de l’usine d’enrichissement Georges-Besse d’EURODIF sur le site du Tricastin. Pour atteindre une teneur de 3 à 5% en uranium-235, il faut faire diffuser l’uranium sous forme gazeuse (hexafluorure) dans une série de barrières poreuses constituant la « cascade de diffusion ». La cascade de l’usine Georges-Besse contient une cascade de 1400 étages, chaque étage comportant un diffuseur, un compresseur et un échangeur de chaleur.
© PHILIPPE LESAGE /AREVA
L’inconvénient de la diffusion gazeuse est de consommer énormément d’énergie. La diffusion gazeuse réclame 2500 kwh par « unité de travail de séparation » ou UTS contre 50 kwh pour l’ultracentrifugation (NB : Il faut environ 100 000 UTS pour enrichir l’uranium nécessaire à l’alimentation d’un réacteur de 0,9 GW pendant un an). L’usine Georges Besse avait besoin de 3 des 4 tranches de la centrale nucléaire de Tricastin pour fonctionner au maximum de ses capacités de production. Si l’exploitation était encore rentable, c’est que l’usine elle même avait été amplement amortie.
Tant que la diffusion gazeuse était la seule technique disponible, la séparation isotopique était réservée aux grandes nations industrielles. La puissance électrique demandée la mettait hors de portée des puissances moyennes. Celles-ci n’accédant pas à cette technologie, elles ne pouvaient l’utiliser pour fabriquer l’uranium très enrichi des bombes.
L’usine d’enrichissement Georges Besse
Vue de l’usine d’enrichissement Georges Besse par diffusion gazeuse sur le site du Tricastin. L’usine consommatrice de beaucoup d’électricité a été construite à proximité de la centrale nucléaire du même nom. Elle est maintenant arrêtée.
© AREVA / LESAGE (PHILIPPE)
Pour des raisons de coût, les Etats-Unis et la France ont décidé de remplacer leurs installations vieillissantes d’enrichissement par diffusion gazeuse. L’exploitation de l’usine Georges Besse, avait déjà été prolongée au delà des 20 années initialement prévues, quand elle a été arrêtée en 2011-2012. Continuer avec la diffusion gazeuse aurait été prohibitif pour l’usine qui prendrait la succession. Pour cette raison, la société AREVA, premier enrichisseur mondial a choisi, de recourir à la centrifugation et signé un accord avec son rival européen, le consortium Urenco, pour acquérir cette technologie.
Le 7 juin 2012, après 33 années d’activités, l’usine Georges Besse implantée sur le site du Tricastin a définitivement cessé sa production. L’usine Georges Besse II qui lui succède est en production depuis avril 2011. Elle utilise la technologie d’enrichissement par centrifugation qui permet de consommer 50 fois moins d’électricité et de réduire considérablement les besoins d’eau de refroidissement.
Le démantèlement de l’usine EURODIF par diffusion gazeuze a commencé en 2020.
Démantèlement de l’usine d’enrichissement Georges Besse : une première mondiale, RGN, 23 juillet 2020
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