Combustible MOX

Le combustible MOX (ou MOx) est un combustible nucléaire constitué d'environ 8,5 % de plutonium et 91,5 % d'uranium appauvri. Le terme MOX est l'abréviation de « mélange d'oxydes » (ou Modèle:Langue en anglais) car le combustible MOX contient plus exactement du dioxyde de plutonium (PuO₂) et du dioxyde d'uranium appauvri (UO₂). Il se présente sous forme de poudre, granulés ou pastilles<ref>T. Abe, K. Asakura (Japan Atomic Energy Agency, Tokai-mura), chap. 2.15 : Modèle:Citation étrangère, in Comprehensive Nuclear Materials 2012 ; pages 393–422, volume 2 : Material Properties/Oxide Fuels for Light Water Reactors and Fast Neutron Reactors, DOI 10.1016/B978-0-08-056033-5.00036-7 (résumé).</ref>.

Actuellement, le MOX n'est produit que par l'usine Melox du groupe français Orano<ref>Nucléaire : une usine de fabrication du combustible MOX ferme en Angleterre, AFP, 4 août 2011.</ref>. Cette production constitue un débouché civil pour le plutonium issu des combustibles usés retraités à l'usine de la Hague<ref>Melox, AREVA.</ref>. Les États-Unis et la Russie ont aussi envisagé que leurs surplus militaires de plutonium puissent être éliminés sous forme de MOx dans le cadre de la politique internationale de désarmement nucléaire<ref>L'utilisation du plutonium militaire comme combustible de réacteur, IEER - Énergie et sécurité, février 1998.</ref>.

Histoire

Le MOX est apparu vers les années 1960 dans les centres de recherche (la première irradiation connue est celle du réacteur BR3 de Mol en 1964) et fut même testé par les États-Unis, qui le rejetèrent, le considérant dangereux et peu rentable.

L'explication du député français Christian Bataille sur l'origine de l'utilisation du MOX en France est la suivante : Modèle:Citation.

En 2010, dans le monde, la plupart des réacteurs nucléaires utilisent encore de l'uranium (UO₂) comme combustible, mais en Europe, environ Modèle:Nobr sont autorisés à utiliser du MOX, et plus de 30 font usage de ce droit<ref name=MoxIsotopesInventory2012/>.

Fabrication

Le combustible MOX est fabriqué dans une « jarre à boulets » où des galets broient à sec un mélange d'environ 3 % à 10 % de dioxyde de plutonium ajouté à du dioxyde d'uranium appauvri<ref name=TheseSeiss1995/>. De la qualité du broyage par les galets du broyeur dépendront les performances et l'aptitude au retraitement du plutonium. La poudre micronisée en fin de process doit être pure et parfaitement homogène en concentration de la solution solide (U,Pu)O₂, ce qui implique une bonne interdiffusion des atomes U et Pu lors du frittage<ref name=TheseSeiss1995>Seiss M (1995) Étude du broyage de poudres d'oxydes nucleaires (Doctoral dissertation, Modèle:Nobr). Bibliothèque : Université de Limoges. Service Commun de la Documentation. Bibliothèque Universitaire de l'ENSIL-ENSCI (résumé).</ref>, à partir d'un mélange de :

• plutonium créé par capture neutronique de l'Modèle:Nobr dans les réacteurs nucléaires et isolé lors du traitement du combustible usé ;
• uranium appauvri issu de l'étape d'enrichissement de l'uranium.

Le MOX contient entre 8 et 9 % de plutonium, dont 4 à 5 % fissile, c'est-à-dire essentiellement du Modèle:Nobr et à la marge du Modèle:Nobr très instable (demi-vie de Modèle:Nobr), le reste étant essentiellement formé par les isotopes de plutonium 240 (fertile) et de plutonium 242 (non fissile et très peu fertile).

Le plutonium provient de la transmutation de l'uranium 238 dans un réacteur nucléaire, dont il constitue un sous-produit. La combustion de ce plutonium en réacteur permet une diminution globale de la quantité de plutonium à traiter en tant que déchet.

Par séparation chimique, le plutonium est récupéré puis transformé en dioxyde de plutonium avant d'être mélangé avec du dioxyde d'uranium selon le procédé MIMAS<ref>Modèle:Lien web.</ref> résumé dans le tableau ci-dessous :

Les cinq étapes du procédé MIMAS

Étape	Description
Fabrication du MOX	Dans une « jarre à boulets »<ref name=TheseSeiss1995/>, un premier mélange est constitué d'oxyde d'uranium appauvri, de 30 % d'oxyde de plutonium et de « chamotte » obtenu à partir de pastilles de combustible MOX rebutées. Puis de l'oxyde d'uranium appauvri est ajouté pour obtenir la teneur en plutonium recherchée, entre 5 et 12,5 %, selon les besoins des réacteurs.
Pastillage	après une étape d'homogénéisation, la poudre est transférée dans des presses permettant d'obtenir des pastilles dites « pastilles crues ».
Frittage	les pastilles crues sont introduites dans des fours dont la température s'élève jusqu'à Modèle:Tmp.
Rectification	pour obtenir le diamètre requis au micron près, les pastilles frittées sont rectifiées à sec entre deux meules. Les pastilles non conformes sont utilisées pour fabriquer la « chamotte ».
Gainage	les pastilles rectifiées sont introduites dans des tubes métalliques en zirconium pour constituer les crayons. Chaque crayon mesure environ Modèle:Nobr de long et est composé d'environ 320 pastilles.
Assemblage	les crayons sont placés dans une structure métallique ou « squelette » pour former un assemblage combustible MOX.

Criticité

En 2010, afin d’améliorer la sécurité des réacteurs à neutrons rapides alimentés en MOX et la gestion de leurs déchets radioactifs, les calculs de criticité ont été réactualisés<ref name=Rowlands2010>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} J.L. Rowlands, Accuracy of criticality calculations made using current nuclear data libraries for MOX fuelled fast critical assemblies ; Annals of Nuclear Energy Volume 37, Issue 12, December 2010, Pages 1666–1673 ; DOI : https://dx.doi.org/10.1016/j.anucene.2010.07.016,</ref> ou précisés<ref name=Rowlands2010/> à l'aide des « bibliothèques de données nucléaires » disponibles pour les dix types de MOX mis sur le marché (bases de données de l'OCDE JEFF-3.1, JEFF-3.1.1 et 3.3<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Bases de données de l'OECD Nuclear Energy Agency et accès aux bases de données OCDE JEFF3.1.1</ref> et de la JAEA, JENDL-ENDF/B-VII.0<ref>JENDL-ENDF/B-VII.0 ; Agence japonaise de l'énergie atomique</ref>).

Comportement dans le réacteur

C'est le plutonium fissile qui donne au combustible MOX sa réactivité nucléaire initiale ; par la suite, l'uranium 238 présent dans le mélange est progressivement transformé en plutonium et remplace en partie le plutonium consommé. De ce fait, il n'y a pas besoin d'enrichir l'uranium.

Le plutonium est beaucoup plus radioactif que l'uranium et avant utilisation, les pastilles de MOX sont plusieurs milliers de fois plus radioactives que celles d'uranium<ref>Le plutonium utilisé a une demi-vie de l'ordre de dix à cent mille ans (Modèle:Nb-Modèle:Nb), alors que l'uranium a une demi-vie de l'ordre du milliard d'années (Modèle:Nb). De ce fait, le plutonium est dix à cent mille fois plus radioactif que l'uranium, et le MOx (qui contient de l'ordre de 10 % de plutonium) est de mille à dix mille fois plus radioactif. Le chiffre exact dépend de l'enrichissement de l'uranium et de la composition isotopique du plutonium.</ref>.

Depuis 2010, on dispose de calculs systématiques de modélisation de la composition isotopique du combustible MOX introduit dans les REP et REB. Elle évolue durant l'irradiation dans le réacteur selon d'une part la composition initiale en plutonium et selon d'autre part le contenu du réacteur et le taux de combustion de ce combustible<ref name=MoxIsotopesInventory2012 />.

Utilisation

En 2011, la majeure partie des réacteurs utilisant le MOX ont été initialement conçus pour ne consommer que de l'uranium. Seul un petit nombre de ces réacteurs peuvent actuellement utiliser ce combustible, et en quantité limitée. Aucune centrale au monde n'utilise actuellement plus de 30 à 50 % de combustible MOX, le reste du combustible étant de l'uranium enrichi<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Par rapport à un combustible classique, du fait de la présence de plutonium fissile dans le combustible, un nombre de fissions plus important est provoqué par les neutrons rapides, avant qu'ils ne soient ralentis. La conséquence en est que les moyens de contrôle de la réactivité, qui agissent principalement sur les neutrons lents, sont moins efficaces ; il faut alors les renforcer<ref name="Senat">Christian Bataille et Robert Galley, « L'aval du cycle nucléaire », Rapport de l'Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques, Modèle:N°, 1997-1998.</ref>.Par ailleurs, les réacteurs « moxés » se caractérisent par une diminution des contre-réactions de vide<ref name="Senat"/>. En outre, un nombre plus réduit de neutrons retardés étant émis après une fission, le combustible est plus sensible à des variations rapides de réactivité<ref name="Senat"/>.

Une fois effectués ces changements d'équipement et de modes de conduite, le réacteur présente des caractéristiques intéressantes pour l'exploitation, comme une perte de réactivité moindre qu'avec le combustible classique<ref name="Senat"/>.

Certaines centrales ont été conçues pour fonctionner avec 100 % de MOX : le réacteur pressurisé européen (EPR) à la centrale nucléaire de Flamanville, en France, ou bien la centrale nucléaire de Palo Verde, aux États-Unis. Le MOX n'a cependant jamais été utilisé dans la centrale de Palo Verde, celui-ci n'étant par ailleurs pas produit aux États-Unis. L'EPR moxé permettrait une consommation nette de plutonium, avec toutefois comme conséquence un accroissement des quantités produites d'actinides mineurs (américium, neptunium et curium). En première approximation, on peut considérer qu'une tranche EPR moxé à 100 % serait susceptible de consommer environ trois tonnes de plutonium par an<ref name="Senat"/>.

Utilisation en France

Modèle:Article détaillé Entre son démarrage en 1995, et 2012, l'usine Mélox du groupe Orano a produit plus de Modèle:Nb de MOX pour EDF<ref>Rapport d'information sur la sûreté nucléaire et la radioprotection de Melox, Édition 2013 Modèle:Pdf, page 9.</ref>.

Sur l'ensemble du parc français, EDF utilise le mélange MOX depuis les années 1990. En 2013, sur les Modèle:Nobr nucléaires en exploitation, 22 utilisent ce combustible et 24 sont autorisés à l'utiliser<ref name="ASN-MOX">Modèle:Lien web</ref>. Il s'agit des réacteurs nucléaires à eau pressurisée (REP, ou PWR en anglais) d'une puissance de Modèle:Unité suivants :

Centrale nucléaire	nb de réacteurs utilisant du Mox	Année d'autorisation
Saint-Laurent-des-Eaux	2	StL B1 en 1987, StL B2 en 1988<ref name="Senat-MOX">Modèle:Lien web</ref>
Gravelines	4	Gra B3 et B4 en 1989, Gra B1 en 1997, Gra B2 en 1998<ref name="Senat-MOX"/>
Dampierre	4	Dam 1 en 1990, Dam 2 en 1993, Dam 3 en 1998<ref name="Senat-MOX"/>
Blayais	2	Bla 2 en 1994, Bla 1 en 1997<ref name="Senat-MOX"/>.
Tricastin	4	Tri 2 et 3 en 1996 - Tri 1 et 4 en 1997<ref name="Senat-MOX"/>
Chinon	4	Chi B1, B2, B3 et B4 en 1998<ref>Modèle:Légifrance.</ref>.

Fin 2021 EDF instruit une demande auprès de l'ASN (avec avis de l'IRSN) afin d'expérimenter l'utilisation de combustible recyclé MOX dans le réacteur n°4 de Paluel : la Programmation Pluriannuelle de l'Énergie 2019-2028 fixe la fermeture de 12 réacteurs de 900 MWe et maintient l'utilisation de MOX jusqu'à l'horizon 2040. Comme seul certains réacteurs de Modèle:Nombre sont habilités à utiliser ce combustible, EDF envisage de « moxer » certains réacteur de Modèle:Nombre afin de tenir ces deux objectifs<ref>Modèle:Lien web</ref>.

Utilisation au Japon

Une dizaine de compagnies électriques japonaises gérant des centrales atomiques avaient des projets d'utilisation de MOX, devant débuter à partir de mars 2011 pour la plupart. La compagnie française Areva a signé des contrats avec huit électriciens japonais<ref>Article sur ABC Bourse, le 29/03/2010</ref>:

• avec Tepco en 1995,
• avec Chubu, Kyushu et Shikoku en 2006,
• avec Kansai en 2008,
• avec EPDC et Chugoku en 2009,
• avec Hokkaido en 2010.

En décembre 2009, Modèle:Langue a introduit du combustible MOX dans la troisième tranche de la centrale nucléaire de Genkai<ref>Dépêche Reuters contenant la liste des projets japonais d'utilisation du MOX</ref>. En 2010, les électriciens Shikoku, Kansai et Tepco ont chargé certains de leurs réacteurs en MOX<ref>Dates Clés Melox, Areva.</ref>.

L'exploitant japonais TEPCO a utilisé, à partir de février 2011, du combustible MOX dans le Modèle:3e de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi, utilisation qui a duré fort peu de temps en raison des accidents nucléaires entraînés par le tsunami du Modèle:Date- et les pannes consécutives sur les systèmes de refroidissement de la centrale<ref>« Centrale de Fukushima : le combustible MOX fourni par Areva « sans incidence » », Le Parisien, 14 mars 2011.</ref>.

Au moment de la catastrophe de Fukushima, deux réacteurs utilisaient du MOX au Japon<ref>« L'inquiétude de Melox, fournisseur de la centrale nucléaire japonaise », Midi Libre, 12 mars 2011.</ref>. En Modèle:Date-, un convoi de MOX parti de France mi-avril est arrivé au port japonais de la centrale nucléaire de Takahama<ref>Modèle:Article.</ref>. La livraison d'une usine de production de Mox serait envisagée pour 2024<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Utilisation en Suisse

Trois réacteurs sur deux sites consomment du MOX en Suisse :

• la centrale nucléaire de Gösgen ;
• la centrale nucléaire de Beznau.

Le pays s'est par ailleurs, par une votation de 2017, engagé dans l'abandon du nucléaire<ref>Modèle:Article</ref>.

Utilisation au Canada

Le plutonium extrait des déchets produit deux fois plus d'énergie dans une centrale de type Candu que dans un Rep<ref>Modèle:Article.</ref>.

Utilisation en Russie

La Russie a commencé l'utilisation du Mox en janvier 2020, dans la centrale de Beloyarsk<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Projets en Finlande, Royaume-Uni

La France ayant livré l'EPR, un type de centrale conçu pour fonctionner avec 100 % de Mox, il est probable que ces deux pays utiliseront le combustible. Ceci même si la capacité effective de l'EPR à fonctionner avec 100 % de MOX sur une longue période n'a pas été observée (en 2021).

Chine

La France a signé en 2018 un contrat pour la construction d'une usine de production de Mox en Chine<ref>Modèle:Article.</ref>.

MOX usagé

Selon le rapport du Haut comité pour la transparence et l'information sur la sécurité nucléaire (HCTISN) de Modèle:Date-<ref>Réunion du 27 mars 2018 | HCTISN</ref> : Modèle:CitationModèle:Référence souhaitée.

En « fin de vie », le MOX usagé est donc entreposé en piscine de désactivation puis traité comme une matière potentiellement valorisable.

Ses deux principaux composants (UO₂ et plutonium), qui ont déjà été transformés dans le réacteur ont des propriétés chimiques et mécaniques qui continueront à évoluer durant l'entreposage qu'ils nécessitent<ref name=SpentFuel2012 />.

En tant que matière valorisable, le MOX dégage plus de radioactivité, produit plus de radioisotopes différents<ref name=MoxIsotopesInventory2012>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Fehér, T. Reiss, A. Wirth (2010), MOX fuel effects on the isotope inventory in LWRs; Nuclear Engineering and Design, volume 252, novembre 2012, Modèle:P. (résumé).</ref> et de chaleur et sa conductivité thermique se dégrade (avec une relation non linéaire) au fur et à mesure de son temps de « combustion » dans le réacteur<ref name=ConductiviteThermique2012>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} D. Staicu, 2.17 - Thermal Properties of Irradiated UO2 and MOX Comprehensive Nuclear Materials, volume 2, 2012, pages 439-464 (résumé)</ref> que le combustible classique : le refroidissement du MOX usagé prend environ Modèle:Nobr plus de temps (Modèle:Nobr au lieu de cinq à huit ans), ce qui demande des installations de refroidissement plus grandes<ref>La Radioactivité : Page Introuvable</ref>. Si l'on voulait stocker ces combustibles usés, la durée du refroidissement nécessaire serait de 60 à Modèle:Nobr<ref>Robert Dautray, Quelles énergies pour demain ?, éditions Odile Jacob.</ref>. Le stockage définitif est généralement prévu en dépôt souterrain profond<ref name=SpentFuel2012/>.

La stabilité physique et thermique du Mox, ainsi que sa production de radionucléides évolueront plus ou moins lentement, ainsi que les dégâts d'irradiation et de microstructure notamment liés à son taux de combustion<ref name=ConductiviteThermique2012 />, et à son degré de corrosion et à un éventuel futur contact avec de l'eau souterraine dans un dépôt définitif<ref name=SpentFuel2012>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} P. Carbol, D.H. Wegen, T. Wiss(2012), chap 5.16 « Spent Fuel as Waste Material » in Comprehensive Nuclear Materials , 2012 volume 5, pages 389–420 : Material Performance and Corrosion/Waste Materials ; https://dx.doi.org/10.1016/B978-0-08-056033-5.00106-3 (résumé)</ref>.

Le MOX usagé pourrait théoriquement être encore retraité, mais il contient des traces significatives d'isotopes divers qui inhibent l'activité de la fission (la réactivité nucléaire du matériau).

• La qualité du plutonium se dégrade pendant l'utilisation du combustible MOX : dans un réacteur nucléaire à neutrons lents, le plutonium 239 présent initialement et dans des proportions massives, isotope fissile, se transforme en partie (quand il ne fissionne pas) en plutonium 240, puis (par une capture neutronique supplémentaire) en plutonium 241, qui se transforme assez rapidement en américium 241, nucléide à la fois neutrophage et fortement irradiant.
• Par la suite, du fait de la présence initiale de plutonium, qui (par capture neutronique en réacteur) génère des actinides mineurs, les assemblages de MOX irradiés contiennent plus de deux fois plus d'actinides mineurs que les assemblages classiques. Les proportions des américium-241 et 242 sont notamment multipliées par 4, et celle du curium-244 par près de 10.

Pour ces raisons le retraitement nucléaire et stockage de ce combustible sont nettement plus problématiques que ceux de combustibles issus d'uranium. C'est pourquoi il n'est actuellement pas envisagé de recycler le MOX usagé pour l'utiliser dans les réacteurs actuels<ref name="Radioactivite du Mox">laradioactivite.com : la radioactivité du MOX</ref>. Cependant, à titre expérimental, des petites quantités de combustibles MOX usé (environ une tonne) ont été retraitées à La Hague et réutilisées par dilution dans des réacteurs d'EDF.

Le plutonium ayant été concentré dans le combustible MOX, le volume de stockage des déchets de haute activité issus du combustible MOX est réduit d'un facteur 8 environ par rapport à un cycle ouvert (un assemblage MOX concentre le plutonium de 7 assemblages Modèle:Fchim retraités et en économise 1 supplémentaire)<ref name="paratin">Louis Patarin Le cycle du combustible nucléaire EDP Sciences 2002. Modèle:P.</ref>.

Le projet de réacteur à neutrons rapides lancé en 2010 et dénommé ASTRID visait à multirecycler le plutonium - même de qualité dégradée. C'est pourquoi il pouvait permettre d'envisager de réemployer une partie du combustible MOX usé<ref>defis.cea.fr/defis/152/CEA%20152_p06-10.pdf</ref>. Ce projet est toutefois abandonné en 2019 pour des raisons politiques et des contraintes budgétaires. Il apparait en effet difficile de concevoir une rentabilité pour ce dernier projet qui est techniquement beaucoup plus difficile que le retraitement du combustible n'utilisant pas le Mox, qui a lui-même été arrêté en 2013<ref name="auto-généré1">Modèle:Article</ref>, à cause lui-même d'un défaut de rentabilité. En effet le recyclage du combustible n'a par exemple pas été lancé aux États-Unis dans les années 1980 à cause d'un défaut de rentabilité immédiat par rapport au cours de l'uranium<ref>Modèle:Article</ref>. Cependant la rentabilité du Mox, dont le coût de production est 4 à 5 fois supérieur<ref name="repositories.lib.utexas.edu">Modèle:Article</ref> à celui de l'uranium enrichi, n'est envisagée qu'à court terme, à travers l'économie de U235 . En effet les déchets moxés sont pour la très grande majorité vitrifiés et non recyclables, tandis que le cours de l'uranium est par ailleurs voué à augmenter au plus tard dans les 100 prochaines années<ref>Modèle:Lien web</ref><ref>Modèle:Lien web</ref>.

Points de vue sur la filière MOX

Avantages

Fichier:Mixed Oxide (MOX) construction site at SRS (8057139405).jpg

Usine de fabrication de MOX, Savannah River Site, en 2012, projet abandonné en 2018.

Le combustible MOX peut être fabriqué à partir du plutonium militaire déclaré en excès. En l'an 2000, Washington et Moscou se sont engagés à éliminer chacun Modèle:Nobr de plutonium issu de la guerre froide en les recyclant sous forme de combustible MOX à usage civil dans le cadre de l'accord nucléaire russo-américain sur le plutonium militaire (PDMA). Une usine de fabrication de MOX est en construction en Russie, et un autre projet était envisagé aux États-Unis à Savannah River Site<ref>Modèle:Lien web.</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>. Ce dernier projet a cependant été abandonné fin 2018<ref>Modèle:Lien web</ref>.

Un intérêt du MOX réside dans la possibilité d'utiliser de l'uranium naturel ou de l'uranium appauvri, en place du traditionnel uranium enrichi. L'uranium appauvri étant un déchet de la production de l'uranium enrichi ou un résidu du retraitement des barres de combustible usagé, il est possible de fabriquer du combustible MOX sans nouvel apport en uranium naturel, donc uniquement à partir de déchets de l'industrie nucléaire. La mise en œuvre du combustible MOX permet de diminuer la quantité d'uranium naturel à utiliser. En France, selon Areva, l'utilisation du MOX permet une économie d’uranium naturel de 25 %<ref>Orano | Home</ref>, tandis que EDF annonce une économie de 17 % d’uranium naturel lié au retraitement des combustibles usés, dont 10 % grâce à l'utilisation de combustible MOX (les 7 % complémentaires étant économisés par l'utilisation de l'uranium retraité)<ref>http://www.hctisn.fr/IMG/pdf/edf_hctisn_201109_cle41E08B.pdf</ref>. L'association pour le contrôle de la radioactivité dans l'Ouest (ACRO) calcule une économie de 11,7 % d’uranium naturel, en utilisant les données fournies par le Haut comité pour la transparence et l’information sur la sécurité nucléaire (HCTISN)<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Selon le CEA<ref>Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, Énergie nucléaire : le parc actuel, daté de novembre 2005, consulté le 21 novembre 2011.</ref>, le MOX permet d'économiser de l’uranium enrichi et de réduire la quantité de plutonium parmi les déchets ultimes. L'uranium enrichi à 4 % est remplacé par un mélange contenant 8 % de plutonium et 92 % d'uranium appauvri, qui produit en fin de vie un mélange comprenant 4 % de plutonium, ce qui entraîne donc une diminution nette du stock de plutonium.

La mise en œuvre du combustible MOX permet, en attendant le développement des réacteurs rapides surgénérateurs, de maîtriser l'inventaire en plutonium (plafonner la quantité de plutonium à gérer) issu du retraitement des combustibles UO₂ déchargés des réacteurs thermiques. De plus les déchets contenant du plutonium seraient moins volumineux<ref name="paratin"/>.

Une porte d'entrée vers la filière thorium

Il est possible d'utiliser des techniques de fabrication proche de celles employées pour le MOX pour convertir du thorium en uranium 233. La matrice d'uranium appauvri serait remplacée par une matrice de thorium, le combustible permettrait alors une meilleure utilisation du plutonium (20 % au lieu de 15 %)<ref>http://cpdp.debatpublic.fr/cpdp-dechets-radioactifs/docs/pdf/cahiers-d-acteurs/sfpdefweb.pdf</ref><ref>http://www.sfpnet.fr/fichiers_communs/commissions/Culture_scientifique/fichiers/152_DAVID.pdf</ref> et de produire de l'uranium 233 ouvrant la voie à un cycle du combustible nucléaire au thorium. Une dizaine de réacteurs classiques équipés en « ThOX » pourraient produire assez d'uranium 233 pour démarrer un réacteur nucléaire à sels fondus ; en équipant la totalité du parc, il serait possible de basculer toute la filière électro-nucléaire en une à deux décennies.

Inconvénients

Radioactivité

Fichier:Kernkraftwerk Grohnde Blockade Plakat gegen Mox.jpg

Affiche informant des dangers du MOX en Allemagne.

Le combustible MOX est beaucoup plus radioactif et radiotoxique que le combustible à base d'uranium enrichi, de l'ordre de dix à cent mille fois plus. De ce fait, la fabrication du combustible MOX, son transport à travers le monde et son utilisation dans un réacteur nucléaire nécessitent des précautions particulières en matière de radioprotection des travailleurs<ref>Autorité de Sureté Nucléaire française (ASN) - 31/10/2011 : Le combustible MOX</ref> et des populations des territoires traversés. La durée de radiotoxicité des déchets est multipliée au moins par Modèle:Unité par rapport au combustible ne contenant pas de Mox<ref>Rapport assemblée nationale, 2012, Denis Baupin, chapitre 6, Retraitement et MOX, figure 1</ref>.

Du fait de la présence d'une plus grande quantité d'actinides à vie moyenne de masse supérieure à 240, pour un même taux de combustion, la puissance résiduelle d'un assemblage MOX est :

• du même ordre que celle d'un assemblage UO₂ durant les premières heures post arrêt ;
• plus élevée d'une quinzaine de % à une journée post arrêt ;
• plus élevée d'une quarantaine de % à une semaine post arrêt.

De plus, le caractère potentiellement proliférant de son contenu en plutonium impose des précautions supplémentaires en matière de sécurité nucléaire<ref>Is U.S. Reprocessing Worth The Risk?</ref><ref>Plutonium proliferation and MOX fuel</ref>. Cependant, certaines ONG telles que Greenpeace affirment que le développement du commerce international du combustible MOX et du retraitement nucléaire associé pourrait accroître (plutôt que réduire) le risque de prolifération nucléaire<ref>archive wikiwix.</ref>.

Coût

L’ensemble des activités constituant l’Aval du cycle du combustible (recyclage, logistique gestion des déchets) représenterait environ 2 % du coût du kWh en France pour les particuliers. Cette évaluation est néanmoins très difficile compte tenu de la difficulté à évaluer le coût du stockage sur la durée de vie des déchets.

Si l’on compare le coût du cycle ouvert (sans recyclage des matières contenues dans le combustibles nucléaires usés) avec celui du recyclage (notamment recyclage du plutonium sous forme de combustible MOX), l’étude de l’Agence de l’Énergie Nucléaire de l’OCDE, « The Economics of the Back End of the Nuclear Fuel Cycle »<ref>The Economics of the Back End of the Nuclear Fuel Cycle, 2013, rapport du Nuclear Energy Agency (NEA), OCDE</ref> conclut que les coûts complets des deux systèmes sont comparables, avec des différences de résultat inférieures aux marges d’erreur. Les calculs sont en outre fortement influencés par le taux d’actualisation retenu. Pour un coût complet comparable, le recyclage est plus cher à court terme (coût des usines de recyclage) mais fournit trois sources d’économie à plus long terme :

• des déchets finaux cinq fois moins volumineux<ref>Sur le site Connaissance des Énergies, Combustible MOX : Modèle:Citation</ref>, ce qui réduit fortement le coût du stockage final ;
• une solution de stockage final – entreposage géologique en profondeur après vitrification et emballage – durable pour plusieurs dizaines de millénaires. À l'inverse, l’entreposage à sec exige, après une durée comprise entre 50 et Modèle:Nobr, de récupérer les combustibles usagés pour les reconditionner, ce qui entraîne de nouveaux coûts<ref>Sur Le Figaro - Grand Angle: "À Bure, un tombeau nucléaire pour l’éternité"</ref> ;
• une économie sur les ressources naturelles, qui subissent un prélèvement plus faible grâce au recyclage<ref>Sur le site Connaissance des Énergies, Combustible MOX : Modèle:Citation</ref>.

Le recyclage permet ainsi de gérer de manière sûre et responsable les déchets déjà produits, plutôt que de laisser cette tâche aux générations futures. Concernant le combustible MOX , Modèle:Nobr dans le monde utilisent ou ont utilisé du MOX depuis plus de Modèle:Nobr<ref>Sur le site Connaissance des Énergies, Combustible MOX: "44 réacteurs « MOXés » dans le monde, dont 22 en France"</ref>. Ce combustible présente le même niveau de sûreté que les combustibles classiques UOX à base d’uranium naturel enrichi comme l’ont établi les autorités de sûreté nucléaires indépendantes des sept pays utilisant le MOX (Allemagne, Belgique, Suisse, Angleterre, Japon, France, Pays-Bas)<ref>Euro-Énergie: "Première production d’électricité à partir de combustible MOX aux Pays-Bas": "Les Pays-Bas deviennent ainsi le septième pays utilisant ou ayant utilisé du combustible MOX dans leurs réacteurs nucléaires, après l'Allemagne, la Belgique, les États-Unis, la France, le Japon et la Suisse."</ref>. Actuellement 10 % de l’électricité nucléaire produite en France provient du combustible MOXModèle:Refnec, tandis que le coût de production est 4 à 5 fois supérieur<ref name="repositories.lib.utexas.edu"/> à celui de l'uranium enrichi. D'après l'Ocde la rentabilité du Mox ne serait assurée qu'à partir d'un cours de l'uranium à Modèle:Unité (au cours du dollar en 2018)<ref>Modèle:Article</ref>, c'est-à-dire plus depuis 2008<ref>Modèle:Lien web</ref>.

Une commission d'enquête du parlement français, sur les coûts du nucléaire a cependant conclu en 2014, qu'elle avait une grande difficulté à évaluer l'intérêt économique du Mox par rapport au simple stockage des déchets, mais que dans le meilleur des cas « il ne revenait pas plus cher de stocker directement le combustible usé que de le retraiter »<ref>"Commission enquête, Assemblée nationale, juin 2014, pages:152/495" Modèle:Pdf.</ref>, la filière MOX impliquant des risques supérieurs<ref>"Commission enquête, Assemblée nationale, juin 2014, p:154/495".</ref>. La grande quantité d'actinides mineurs produits après utilisation du Mox rend en pratique impossible le retraitement des déchets en l'absence de réacteurs de Modèle:4e. Cela aboutit en proportion à une augmentation très importante du volume de déchets non recyclés, à vie longue, par rapport à un cycle sans Mox. Ainsi seules Modèle:Unité de combustible Mox ont été recyclées depuis son utilisation (sur les Modèle:Unité au moins produites, soit 4%), à comparer avec un taux de recyclage des déchets n'utilisant pas le MOX potentiel de 94%<ref name="auto-généré1" /> et constaté en 2012 de 17%<ref>Modèle:Article</ref>.

Risques d'accident lors de l'utilisation en réacteur

Les différences de comportement entre le plutonium et l’uranium peuvent atteindre la sûreté des réacteurs nucléaires moxés. En effet, les propriétés physiques du MOX affectent les performances thermiques et mécaniques des assemblages combustibles. En particulier, le MOX entre en fusion beaucoup plus rapidement que l’uranium enrichi, car son point de fusion est plus faible<ref>“The Importance of MOX Fuel Quality Control in Boiling-Water Reactors”, Modèle:Dr Edwin S. Lyman, Scientific Director, Nuclear Control Institute, Washington DC, December 14th [</ref><ref>Modèle:Article</ref>Modèle:Source insuffisante.

Annexes

Articles connexes

• Réacteur nucléaire
• Enrichissement de l'uranium
• Carbure d'uranium
• Cycle du combustible nucléaire
• Melox
• Belgonucléaire

Liens externes

• Site de l'usine de production de Mox (MELOX) - Site officiel de la filiale d'Areva produisant le Mox
• L'aval du cycle nucléaire – Rapport officiel de 1997, on peut commencer par consulter la table des matières.
• Étude économique prospective de la filière électrique nucléaire – Rapport au Premier ministre de Jean-Michel Charpin, Benjamin Dessus, René Pellat publié en 2000.
• Campagne STOP PLUTONIUM de l'association Greenpeace
• Dossier technique sur le MOX de Monique Sené, du GSIEN (Groupement des Scientifiques pour l'Information sur l'Énergie Nucléaire)
• Qu’est-ce que le MOX ? Par Michel Lallier, membre du Haut Comité pour la Transparence et l’Information sur la Sécurité Nucléaire - Article multimédia sous licence libre proposant un enregistrement audio et une transcription de Michel Lallier. Première diffusion le 23 mars 2011 par Passerellesud média libre.