Les différents types de combustibles nucléaires - SFEN

Les différents types de combustibles nucléaires

Publié le 18 octobre 2020 - Mis à jour le 23 avril 2021
Centrale nucléaire
Combustible
Synthèse

Il existe au moins trois principaux combustibles nucléaires. Si le Mox et le thorium présentent l’un et l’autre des avantages, le combustible UOX (Uranium diOXyde) est le combustible le plus utilisé dans les réacteurs nucléaires.

Le combustible UOX

Le combustible UOX est fabriqué à partir de l’uranium naturel, directement issu de l’extraction minière, converti, puis enrichi. Lors de la réaction nucléaire, du plutonium se développe dans le cœur du réacteur, si bien qu’à la fin de son utilisation, le combustible usé UOX a produit 30 à 40 % de son énergie par le biais de fission du plutonium en cours de cycle et contient encore environ 1 % de plutonium.

En France, ce plutonium est utilisé pour fabriquer un nouveau combustible, recyclé, le combustible MOX.

Le combustible MOX

La France a fait le choix du « cycle fermé » qui permet de recycler les matières valorisables des combustibles usés et d’optimiser la gestion des déchets ultimes. C’est le seul pays qui maîtrise les technologies du recyclage du combustible usé. Le MOX – « Mixed uranium and plutonium OXide » – permet de recycler potentiellement 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 permet d’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).

En France, 22 réacteurs de puissance de 900 MWe utilisent du combustible MOX. Ce nombre devrait croitre dans les années à venir, avec des combustibles MOX encore plus performants.

10 %
Aujourd’hui, 10 % de l’électricité produite par les centrales nucléaires françaises provient de matières recyclées

Le thorium

Le recours à un autre élément naturel, le thorium, est également théoriquement possible pour alimenter un parc nucléaire. Le thorium n’est pas lui-même fissile, mais dans le cœur d’un réacteur il peut se transformer, par capture d’un neutron, en uranium 233 fissile. Des pays réfléchissent à l’utilisation de ce combustible, dont l’Inde qui en possède des réserves très importantes. Une caractéristique intéressante des réacteurs au thorium réside dans le fait que les résidus produits contiennent une quantité plus faible d’actinides mineurs et ne produisent pas de plutonium, ce qui est un avantage dans la gestion à long terme des déchets nucléaires. La maturité industrielle de la « filière thorium » sera atteinte d’ici 20 à 30 ans si les efforts en matière de recherche sont déployés. Un certain de pays s’intéressent à cette filière, comme la Chine, les Etats-Unis, la Russie, l’Europe.

Ouvrage de référence
Histoire et techniques des réacteurs nucléaires et de leurs combustibles – Dominique Grenêche – edp sciences – QuinteSciences – Octobre 2016