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L'enrichissement de l'uranium en isotope U235 permet une utilisation civile ou militaire selon la teneur en uranium enrichi : de 3,2 à 4% pour les réacteurs nucléaires et de 90 à 95% pour les bombes nucléaires.
L'uranium naturel se compose à 99,27% d'uranium 238 (238U), à 0,71% d'uranium 235 (235U) et d'une quantité infime d'uranium 234 (234U). Seul l'uranium 235 est fissile et utilisable dans les réacteurs nucléaires actuels, alors que l'uranium 238 est fertile (il se transforme en plutonium 239) mais pas fissile. L'uranium est enrichi par séparation isotopique afin d'augmenter le taux d'uranium 235 entre 3,2 et 4%.
La méthode par diffusion gazeuse utilisée en France demande une très grande quantité d'énergie puisque l'usine Eurodif de Tricastin (Pierrelatte) utilise toute l'électricité produite par trois réacteurs nucléaires de 900 MW.
La méthode par centrifugation utilise des centrifugeuses tournant à très grande vitesse et consomme environ 50 fois moins d'énergie. Cette méthode sera utilisée en France dans l'usine Georges Besse II, permettant de restituer au réseau EDF trois réacteurs nucléaires de 900 MW à partir de 2012.
Besoins en uranium (naturel ou appauvri) et en Unités de Travail de Séparation
pour obtenir 1.000 tonnes d'uranium enrichi à 3,2% - 3,6% - 4,0% en uranium 235
| 1 000 t | de Uranium naturel (0,71% 235U) | de Uranium appauvri (0,30% 235U) | ||||
| Taux U enrichi % 235U | Taux U rejeté % 235U | Besoin en uranium (0,71% 235U) | Besoin en UTS / SWU | Taux U rejeté % 235U | Besoin en uranium (0,30% 235U) | Besoin en UTS / SWU |
| 3,2 % | 0,30 % | 7 073 t | 3 792 000 | - | - | - |
| 3,2 % | 0,25 % | 6 413 t | 4 214 000 | - | - | - |
| 3,2 % | 0,20 % | 5 882 t | 4 753 000 | 0,20 % | 30 000 t | 9 497 000 |
| 3,2 % | 0,15 % | 5 446 t | 5 484 000 | 0,15 % | 20 333 t | 11 146 000 |
| 3,2 % | 0,10 % | 5 082 t | 6 577 000 | 0,10 % | 15 500 t | 13 684 000 |
| 3,6 % | 0,30 % | 8 049 t | 4 531 000 | - | - | - |
| 3,6 % | 0,25 % | 7 283 t | 5 020 000 | - | - | - |
| 3,6 % | 0,20 % | 6 667 t | 5 646 000 | 0,20 % | 34 000 t | 11 023 000 |
| 3,6 % | 0,15 % | 6 161 t | 6 494 000 | 0,15 % | 23 000 t | 12 899 000 |
| 3,6 % | 0,10 % | 5 738 t | 7 763 000 | 0,10 % | 17 500 t | 15 787 000 |
| 4,0 % | 0,30 % | 9 024 t | 5 283 000 | - | - | - |
| 4,0 % | 0,25 % | 8 152 t | 5 840 000 | - | - | - |
| 4,0 % | 0,20 % | 7 451 t | 6 552 000 | 0,20 % | 38 000 t | 12 561 000 |
| 4,0 % | 0,15 % | 6 875 t | 7 518 000 | 0,15 % | 25 667 t | 14 665 000 |
| 4,0 % | 0,10 % | 6 393 t | 8 962 000 | 0,10 % | 19 500 t | 17 903 000 |
| 1 000 t | de Uranium naturel (0,71% 235U) | de Uranium appauvri (0,30% 235U) | ||||
| Taux U enrichi % 235U | Taux U rejeté % 235U | Quantité d'uranium enrichi | Besoin en UTS / SWU | Taux U rejeté % 235U | Quantité d'uranium enrichi | Besoin en UTS / SWU |
| 3,2 % | 0,30 % | 141,4 t | 536 200 | - | - | |
| 3,2 % | 0,25 % | 155,9 t | 657 100 | - | - | |
| 3,2 % | 0,20 % | 170,0 t | 808 000 | 0,20 % | 33,33 t | 316 600 |
| 3,2 % | 0,15 % | 183,6 t | 1 006 800 | 0,15 % | 49,18 t | 548 200 |
| 3,2 % | 0,10 % | 196,8 t | 1 294 200 | 0,10 % | 64,52 t | 882 800 |
| 3,6 % | 0,30 % | 124,2 t | 562 900 | - | - | |
| 3,6 % | 0,25 % | 137,3 t | 689 300 | - | - | |
| 3,6 % | 0,20 % | 150,0 t | 846 800 | 0,20 % | 29,41 t | 324 200 |
| 3,6 % | 0,15 % | 162,3 t | 1 054 100 | 0,15 % | 43,48 t | 560 800 |
| 3,6 % | 0,10 % | 174,3 t | 1 352 900 | 0,10 % | 57,14 t | 902 100 |
| 4,0 % | 0,30 % | 110,8 t | 585400 | - | - | |
| 4,0 % | 0,25 % | 122,7 t | 716 300 | - | - | |
| 4,0 % | 0,20 % | 134,2 t | 879 300 | 0,20 % | 26,32 t | 330 600 |
| 4,0 % | 0,15 % | 145,4 t | 1 093 400 | 0,15 % | 38,96 t | 571 400 |
| 4,0 % | 0,10 % | 156,4 t | 1 401 700 | 0,10 % | 51,28 t | 918 100 |
| 1 000 t | Uranium reconstitué (0,71% 235U) | ||
| Taux U appauvri % 235U | Taux U rejeté % 235U | Quantité d'uranium reconstitué | Besoin en UTS / SWU |
| 0,3 % | 0,20 % | 196,08 t | 158 100 |
| 0,3 % | 0,15 % | 267,86 t | 278 500 |
| 0,3 % | 0,10 % | 327,87 t | 458 500 |
| 0,3 % | 0,05 % | 378,79 t | 790 300 |
Un réacteur nucléaire civil, producteur d'électricité, utilise de l'uranium enrichi entre 3,2% et 4,0% d'uranium 235 (isotope 235U). Pour un usage militaire, l'uranium doit être enrichi entre 90% et 95% en uranium 235.
Un réacteur nucléaire de 1.000 MWe consomme 182 tonnes d'uranium naturel (Unat) chaque année en moyenne (67.000 tonnes Unat consommées dans le monde pour une puissance installée de 369.000 MW).
A partir de 182 tonnes d'uranium naturel, ayant une teneur de 0,71% d'U235, et avec la teneur habituelle de 0,30% d'U235 dans les rejets (tails), il est possible d'obtenir 22,6 tonnes d'uranium enrichi à 3,6 % d'U235 (valeur moyenne pour un réacteur nucléaire) en utilisant 102.450 Unités de Travail de Séparation (UTS/SWU).
Avec la même quantité d'uranium, il est possible d'obtenir 788 kilogrammes d'uranium enrichi à 95% d'U235, en utilisant 161.510 UTS.
Ou, avec une quantité beaucoup plus faible d'uranium (115,4 tonnes) mais le même nombre d'unités de travail (102.450 UTS), on peut obtenir exactement 500 kg d'uranium militaire enrichi à 95%.
La même installation d'enrichissement de l'uranium, utilisant le même nombre de centrifugeuses dans les mêmes conditions et pendant la même période peut produire : - soit l'uranium enrichi nécessaire à un réacteur nucléaire de 1.000 MW pour fonctionner pendant un an – soit l'uranium de qualité militaire nécessaire à la fabrication de 20 bombes nucléaires (25 kg d'uranium militaire par bombe).
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