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Leader mondial dans le recyclage des combustibles usés

Leader mondial du traitement et du recyclage, Orano s’appuie sur son expertise reconnue pour assurer à ses clients une gestion performante, sûre et responsable des combustibles nucléaires usés. En récupérant les matières valorisables (uranium et plutonium) des combustibles usés pour les recycler et fabriquer de nouveaux combustibles, comme le MOX, destinés aux réacteurs nucléaires.
Atelier de déchargement des châteaux T0 - zoom sur les ailettes.
2600
tonnes de métal lourd produites depuis 1995 à Melox
983
tonnes de combustibles usés traitées à la Hague en 2017
34000
Plus de 34 000 tonnes de combustibles traitées depuis 1976
2
implantations industrielles de référence mondiale : Orano la Hague (Cotentin), Orano Melox (Gard)
+50
Plus de 50 ans d’expérience industrielle
n°1
Leader mondial du recyclage des matières nucléaires et de la fabrication du MOX
le saviez vous Le saviez-vous Le Recyclage
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Le recyclage d'Orano, une expertise unique au monde

Un ensemble industriel performant adapté aux besoins des clients

Deux sites couvrent les opérations de traitement et de recyclage du combustible usé des clients électriciens. Situé à 25 kilomètres à l’ouest de Cherbourg, le site de la Hague assure la première étape du recyclage des combustibles usés provenant des réacteurs nucléaires. C’est le premier centre industriel de ce type dans le monde.

Situé dans le Gard, le site de Melox fabrique des assemblages de combustibles MOX destiné à alimenter les réacteurs à eaux légères de différents pays. Melox est le leader mondial de ce marché avec plus de 2 600 tonnes produites depuis le démarrage de l’usine.

Présentation d'Orano la Hague
Présentation d’Orano la Hague © Capa / Orano
Des déchets ultimes 5 fois moins volumineux et 10 fois moins radiotoxiques.

Un savoir-faire qui s’exporte à l’international

L’avance technologique d’Orano est reconnue à l’international depuis plus de 40 ans. Les technologies de recyclage sont désormais adoptées et développées par plusieurs pays dans le monde.

La Hague a traité en :

Allemagne, 5 482 tonnes de combustibles
Japon, 2 944 tonnes
Suisse : 771 tonnes
Belgique : 673 tonnes
Pays-Bas : 418 tonnes
Italie : 193 tonnes
Et surtout 23 605 tonnes pour EDF

Depuis 1972, 44 réacteurs commerciaux dans le monde ont été chargés en MOX dont 38 en Europe (22 en France, 10 en Allemagne, 3 en Suisse, 2 en Belgique, 1 aux Pays-Bas).

Un accord de coopération industrielle

Les activités « Traitement-Recyclage » de la Hague s’inscrivent dans un engagement qui lie Orano à EDF jusqu’en 2040. Les volumes sont définis dans des accords spécifiques. Le dernier accord signé en 2015 donne une visibilité et une charge inédites au site, avec une production annuelle de 1 100 tonnes jusqu’en 2022 et un montant d’investissements inégalé.

Une excellence opérationnelle à l’œuvre

Impliqué dans une démarche d’excellence opérationnelle au service de ses clients, Orano a réduit de 20 % ses coûts de fonctionnement à la Hague et renforcé la qualité de ses produits au sein de ses usines modernisées, orientées Industrie 4.0.

Des investissements pour sécuriser et pérenniser l’activité

Des investissements considérables sont opérés sur le site de la Hague au titre de la pérennité et de la sûreté des installations, avec 1.6 milliard d’euros sur 8 ans soit environ 200 millions d’euros par an.

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Un cycle sous contrôle

Le recyclage permet de récupérer jusqu’à 96 % de matière valorisable dans un combustible usé : 1 % de plutonium, et 95 % d’uranium. Les 4 % restant sont des produits de fission, des déchets ultimes non valorisables.

1ère étape, le traitement du combustible usé, procédé fiable conduit à distance

Le traitement en 4 phases :

  1. La réception et l’entreposage en toute sécurité des combustibles avant traitement

    A leur arrivée sur le site de la Hague, les combustibles sont extraits de leur emballage. L’opération s’effectue à distance, à l’aide d’équipements automatisés dans des salles dont les murs de béton mesurent 1,20 m d’épaisseur.
    Après leur déchargement, les combustibles séjournent en piscine, sous 9 m d’eau, pendant cinq ans en moyenne, période durant laquelle les combustibles baissent en température et leur radioactivité décroit de façon naturelle.

  2. La séparation des composants et la récupération des matières valorisables

    Après leur séjour en piscine, les combustibles sont cisaillés avant d’être plongés dans une solution d’acide nitrique qui dissout la matière nucléaire. Un atelier chimique se charge de séparer les matières recyclables des déchets ultimes, non valorisables (produits de fission). A l’issue de ces opérations, 96 % de la matière est valorisable. Le plutonium et l’uranium sont à leur tour séparés et purifiés. Le plutonium mélangé à de l’uranium appauvri permet de produire le combustible MOX (mélange d’oxyde). Les clients peuvent ensuite faire ré-enrichir l’uranium de traitement et utiliser leurs matières sous forme de combustibles URE (Uranium de Recyclage).

  3. Le conditionnement sûr et fiable des déchets ultimes (4 %)

    Seuls 4 % des matières nucléaires issues des traitements sont des déchets. Ce sont les produits de fission et les résidus de structures métalliques (coques et embouts). Les produits de fission sont calcinés, puis mélangés à du verre en fusion et coulés dans des conteneurs en inox, un conditionnement sûr et stable pour plusieurs dizaines de milliers d’années. Les déchets de structure métallique sont conditionnés par compactage et mis en conteneurs.

  4. L’entreposage provisoire, sûr et pérenne en attendant le stockage définitif

    Les déchets français sont entreposés sur le site de la Hague dans des halls dédiés en attendant leur transfert vers le centre de stockage en couche géologique profonde prévu dans le cadre du projet CIGEO. Les déchets en provenance de clients étrangers sont réacheminés dans leur pays d’origine comme l’impose la loi française.
Les déchets vitrifiés français représentent 5 grammes par an et par habitant

2ème étape, la fabrication du MOX, combustible recyclé

Le combustible MOX est destiné à alimenter les centrales nucléaires (France, Japon, Allemagne). La fabrication se déroule en 5 étapes. Selon les besoins des clients, l’assemblage qui associe plutonium et uranium appauvri contient entre 3 et 12 % de plutonium.

Procédé de fabrication en 3D
  • Le mélange des poudres à partir de plutonium et d’uranium appauvri suivant la teneur précise requise par les clients.
  • Le pastillage : compactage des poudres sous forme de pastilles.
  • Le frittage : les pastilles sont cuites dans des fours à haute température.
  • La rectification des pastilles pour obtenir le diamètre requis au micron près.
  • Le gainage : insertion des pastilles dans des tubes métalliques, les « crayons » de 4 mètres de long composés d’environ 320 pastilles selon les exigences clients.
  • L’assemblage : insertion des crayons dans un assemblage, produit final de Melox, qui sera alors livré au client.
Un assemblage MOX alimente une ville de 100 000 habitants pendant un an.
En France, le MOX permet de produire 10 % de l’électricité nucléaire.
L’utilisation du plutonium pour produire de l’électricité à usage civil contribue à la non-prolifération.
Plus de 130 paramètres qualité interviennent tout au long du procédé de fabrication du MOX.
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Sûreté et sécurité, une priorité absolue

Des sites sûrs et sous haute surveillance

La sûreté et la sécurité sont au cœur de tous les procédés d’Orano la Hague et Melox. Réduire au maximum les accidents et assurer la sécurité des employés comme des infrastructures sont des préoccupations constantes pour les sites. Les mesures prises s’inscrivent dans une démarche de progrès continu mise en œuvre depuis de nombreuses années.

Le survol de l’espace aérien du site de la Hague est interdit à moins de 2 000 mètres d’altitude et de 3 km de rayon. Il est placé sous surveillance radar permanente par l’armée de l’air.

La sûreté des installations

Pour permettre la meilleure protection possible, les installations nucléaires sont organisées autour de plusieurs barrières de sûreté qui assurent un système de confinement total de la matière. Trois barrières de protection composent l’isolement des installations en dépression les unes par rapport aux autres. Ainsi, comme le système de poupées russes, la matière est isolée dans la première enceinte de confinement, qui, est elle-même intégrée au sein d’un atelier, lui-même isolé au sein d’un bâtiment.

Représentation 3D d'une boîte à gants. L’ensemble de la matière nucléaire et du procédé de fabrication est confiné en dépression. Représentation 3D d'une boîte à gants. L’ensemble de la matière nucléaire et du procédé de fabrication est confiné en dépression. © Orano

La maîtrise du risque

Les installations d’Orano renforcent leurs politiques de sûreté en s’appuyant sur un référentiel et une démarche de progrès continu, notamment par le renforcement de la culture de sûreté et des Facteurs Organisationnels et Humains (FOH).
Le service de Protection, Site et Matière (PMS) comprend quant à lui des équipes d’intervention formées aux différents risques spécifique des sites : chimiques, incendies, radioactifs, etc.). Leur capacité d’intervention humaine et matérielle est équivalente à celle déployée pour une ville de 30 000 habitants.

La santé des opérateurs protégée et surveillée en permanence

Pour maintenir le plus haut niveau de sécurité, les sites déploient des mesures de prévention et des formations régulières pour réduire les accidents, améliorer la sécurité des employés et préparer le personnel aux situations d’urgence grâce à des exercices de crise.

Des analyses dosimétriques des opérateurs aux rayonnements ionisants montrent des niveaux d’exposition largement inférieurs aux limites réglementaires.

  • Limite réglementaire pour les opérateurs du nucléaire : 20 mSv/an
  • Exposition naturelle moyenne en France : 2,9 mSv/an
  • Exposition des salariés de la Hague : 0,152 mSv/an
  • Melox se fixe comme objectif de limiter l’exposition de ses salariés et sous-traitants à 10 mSv/an, soit la moitié de la réglementation

La Hague, Melox, pas d’impact sanitaire sur les populations et l’environnement

Chaque jour, des dizaines d’analyses et de prélèvements sont effectués dans l’environnement pour vérifier que la radioactivité des produits traités sur les sites reste inférieure aux normes.

  • La Hague : 100 fois moins d’impact que la radioactivité naturelle
    En 2017 à la Hague, Orano a prélevé plus de 21 000 échantillons et effectué 48 000 analyses qui montrent l’absence d’impact sanitaire du site sur les populations et l’environnement.

  • Melox : un impact inférieur à 0,000001 mSv
    En 2016, à Melox, Orano a réalisé des mesures de l’impact général du site sur les écosystèmes aquatiques et terrestres pour détecter d’éventuelles accumulations de substances radioactives par action de vents dominants. Les résultats ont montré l’absence d’impact sur l’environnement.
Melox et la Hague : triple certification ISO 9001, ISO 14001 et OHSAS 18001
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L'excellence au service de la performance

L’avancée technologique, un atout majeur d’Orano à l’international

A la pointe en matière de recyclage du combustible usé et de reconditionnement sûr et stable des déchets ultimes, Orano est un groupe industriel international majeur.

  • États-Unis, transfert de technologie avec le Département américain de l’énergie

    Orano s’est associé avec l’électricien Duke Energy, l’un des plus importants producteurs électro-nucléaires aux États-Unis  pour construire une usine de fabrication de combustibles MOX destiné aux réacteurs nucléaires américains. Objectif : neutraliser les matières nucléaires militaires déclarées en excès en utilisant le plutonium à des fins civiles. Baptisée MFFF (MOX Fuel Fabrication Facility), cette usine située sur le site de Savannah River en Caroline du Sud est en cours de construction. Démarrée en août 2007, elle est avancée à plus de 70 %.

  • Japon, transfert de technologie pour le projet d’usine de MOX à Rokkasho-Mura

    Les industriels japonais responsables du projet J-MOX ont sollicité la technologie d’Orano mise en œuvre à Melox en vue de produire du combustible MOX dans une usine en cours de construction sur le site de Rokkasho-mura au Japon. Le 4 mars 2014, Orano a signé un nouvel accord-cadre pour la poursuite du développement du partenariat franco-japonais. Le groupe a également signé des contrats portant sur la transmission de retour d’expérience de l’usine en exploitation, ainsi que sur la fourniture de composants pour le procédé J-MOX. En octobre 2016, Orano a poursuivi son assistance technique en formant à Melox 4 ingénieurs de JNFL, futurs exploitants de l’usine J-MOX pendant 6 mois.

  • Royaume-Uni, contrat d’assistance pour mise à l’arrêt des usines

    Orano et Sellafield Ltd ont signé́ en décembre 2016 un contrat d’assistance de cinq ans pour la mise à l’arrêt définitif des deux usines Thorp et Magnox situées sur le site de Sellafield. En collaboration avec la NDA, responsable de la gestion du stock de plutonium, Orano étudie une solution globale consistant à utiliser le stock de plutonium dans une nouvelle usine de fabrication de combustibles MOX destinés à alimenter le parc anglais de réacteurs nucléaires.

  • Chine, signature d’un protocole d’accord commercial en 2018

    En janvier 2018, Orano a signé avec la Chine un protocole d’accord commercial pour la vente d’une usine de recyclage des combustibles usés. Des négociations commerciales sont également en cours avec la Chine pour la fourniture de deux usines de vitrification.

Recyclage 4.0, la transformation digitale accélère la performance

Orano introduit les technologies digitales dans ses activités du cycle du combustible. Fabrication additive, Internet Industriel des Objets (IoT), Réalité Virtuelle et Réalité Augmentée se développent dans le groupe depuis plusieurs années au service de la souplesse et de la performance.

L’innovation au service des installations

Orano Projets conçoit et développe des solutions industrielles au service des installations et activités du groupe et de ses clients. Ainsi avec la « Maintenance prédictive – Machine Learning », l’application de maintenance prédictive permet par exemple de suivre les chantiers en temps réel en localisant les objets, les opérateurs, l’état des vannes…

La téléopération sans accès visuel ni physique est une innovation du groupe sans égal. En 2017, les équipes d’Orano ont procédé à une opération de soudure complexe sur un équipement situé dans une zone nucléaire sans accès physique ni visuel.
Equipée de bras de téléopération assistée, par ordinateur et complété par de la 3D, une plateforme représentant la Cellule de l’atelier R2 a été mise en place dans le Hall de Recherche d’Orano Projets pour assurer les essais et la formation.
Pleinement réussie, l’opération a nécessité 124 heures de téléopération réparties entre 6 collaborateurs.

Formation et innovation

L’innovation est une des priorités de la Business Unit Recyclage pour préparer ses usines du futur. Lors du séminaire « Formation et Innovation » qui s’est tenu en novembre 2017, des entreprises ont pu partager avec nos collaborateurs des techniques innovantes dans la formation.

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