Au CEA, quates plates-formes de recherche, appelés « Laboratoires chauds » se répartissent l’activité R&D du nucléaire.
Les quatres laboratoires chauds du CEA mènent leurs activités de recherche autour d’une politique commune : optimiser le combustible et les matériaux des réacteurs industriels ainsi que le recyclage de l’uranium et du plutonium, tout en accordant une part croissante à la recherche sur les systèmes du futur. Pour rationaliser l’ensemble des outils de R&D et créer de meilleures synergies, le CEA a regroupé les compétences en définissant des spécialités : les matériaux irradiés au Leci, la fabrication des combustibles au Lefca, le combustible irradié au Leca-Star et, enfin, le traitement du combustible et la gestion des déchets de haute activité et à vie longue à Atalante.
Atalante
R&D combustible usé, Gestion de déchets
L’installation Atalante, à Marcoule, est dédiée à la R&D sur le traitement du combustible usé. Ses objectifs : trouver les meilleurs procédés pour recycler uranium et plutonium, matières énergétiques valorisables présentes dans le combustible usé, réduire la radiotoxicité des déchets de haute activité et à vie longue et les confiner de manière sûre et durable. L’expertise unique d’Atalante sur les techniques de séparation poussée uranium/plutonium se confirme avec le développement de nouvelles molécules extractantes permettant la séparation des actinides mineurs, déchets de haute activité et à vie longue. Une fois ces derniers isolés, leur radiotoxicité pourrait être réduite par transmutation, procédé permettant de les transformer, en réacteur, en radioéléments à vie courte. Pour le stockage des déchets nucléaires, Atalante permet l’étude des matrices de confinement (verre, céramique) les mieux adaptées à une immobilisation longue. Outil clé de la recherche nucléaire, Atalante est impliqué dans trois programmes européens : Actinet, un réseau d’excellence qui offre à ses participants (27 universités et organismes de recherche européens) un accès aux outils et à l’expertise disponibles dans le domaine des actinides, le projet intégré Europart, qui mobilise une vingtaine de laboratoires sur les nouvelles molécules permettant la séparation des actinides et, enfin, une étude internationale, avec le Japon et la Russie, sur les systèmes de Génération IV portant sur des procédés de séparation à partir de composés minéraux à haute température.
Leca-Star
R&D combustible irradié
Le Leca-Star, à Cadarache, est dédié à l’examen du combustible irradié. L’étude non destructive par différentes techniques (courants de Foucault, spectrométrie gamma ) des crayons irradiés donne de précieux indices sur les phénomènes apparus dans le réacteur. Ensuite, la caractérisation fine du combustible permet d’analyser sa microstructure, d’identifier les points de fragilité, d’étudier le relâchement des gaz de fission (principales causes de l’usure mécanique de la gaine). Le Leca-Star évalue également les combustibles mis au point par le Lefca, après leur passage dans un réacteur de recherche. Il dispose pour cela de 22 cellules blindées de haute activité réparties en trois chaînes différentes ainsi que de boîtes à gants. Par ailleurs, l’installation Star permet le traitement et le reconditionnement du combustible irradié issu des réacteurs UNGG (première génération de réacteurs).
Lefca
R&D fabrication de combustible
Le Lefca, à Cadarache, est un laboratoire expert en physico-chimie de l’uranium, du plutonium, des actinides et de leurs composés. En synergie avec le laboratoire Bernard François, il est spécialisé dans la R&D et les techniques de fabrication des combustibles. Ses deux priorités : l’amélioration des performances du Mox (augmentation du taux de combustion) et la recherche de nouveaux combustibles pour les systèmes du futur. Selon les caractéristiques thermiques, physico-chimiques et mécaniques du combustible, des procédés nouveaux de fabrication sont étudiés (combustibles à particules sphériques ou à bâtonnets hexagonaux). Dans ce laboratoire, qui dispose d’une centaine de boîtes à gants, aucune matière irradiée n’est manipulée.
Leci
R&D matériaux irradiés
Au Leci, à Saclay, seuls les matériaux irradiés hors combustible sont analysés, avec un objectif précis : prolonger la durée de vie des cuves et des structures internes du réacteur et limiter les temps d’arrêt de ce dernier, nécessaires à la maintenance notamment. Le Leci reçoit directement des échantillons de structures métalliques en provenance des réacteurs industriels ou de recherche. Les gaines des crayons passent 1 d’abord à Atalante pour être séparées du combustible (dépastillage) avant d’être expédiées au Leci pour examen. Mesures de résistance, analyse de point de rupture, étude de corrosion de la gaine, chaque échantillon est analysé sous toutes les coutures. Pour limiter l’inventaire radiologique du site, les études portent sur des tailles réduites qui imposent parfois des tests miniaturisés (mini-éprouvettes de quelques millimètres de diamètre par exemple). Les travaux d’extension du Leci (Peleci) en cours porteront le nombre de cellules blindées individuelles à une quarantaine.
