Le cycle du combustible nucléaire en France est l'ensemble des opérations destinées à fournir du combustible aux réacteurs nucléaires français puis à gérer le combustible irradié. Ces opérations comprennent : l'extraction du minerai, la concentration en uranium, la conversion, l'enrichissement, la fabrication du combustible, son irradiation en réacteur, puis son recyclage et enfin la gestion des déchets.
En France, des parties amont et aval du cycle sont assurées par les entreprises du groupe Orano ( précédemment Areva).
Le minerai, extrait en France métropolitaine depuis les années 1950 et jusque vers la fin des années 1990, est désormais entièrement importé. Il est ensuite converti dans l'usine Comurhex de Malvési, dans l'Aude, et à Pierrelatte dans la Drôme, puis enrichi dans l'usine Georges-Besse et prochainement dans l'usine Georges-Besse II sur le site nucléaire du Tricastin. Les assemblages combustible pour réacteurs sont fabriqués par les entreprises FBFC sur le site nucléaire de Romans pour le combustible normal et par Melox sur le site nucléaire de Marcoule pour le Mox, un combustible composé d'uranium et de plutonium.
Au bout de trois ans d'irradiation, le combustible s'est transformé avec l'apparition de plutonium, de produits de fission et d'actinides mineurs. Il reste en outre à peu près 1 % d'isotope 235 fissile, plus que dans l'uranium naturel (0,7 %) et il peut être intéressant d’enrichir cet uranium usé afin de le recycler.
Après un dépôt d’une année dans une piscine de désactivation du site nucléaire producteur d’électricité, les assemblages sont ainsi transportés à l’usine de retraitement de La Hague, dans la Manche, afin que l’ensemble des radionucléides valorisables soient séparés des autres éléments qui sont traités en tant que déchets. Cette opération est entreprise après une nouvelle période d’entreposage en piscine d’une durée de trois à cinq ans afin de permettre une décroissance de la radioactivité.
d'assemblages sont traitées chaque année. Un tiers de l'uranium récupéré à La Hague (soit par an) est réenrichi en uranium 235 permettant la production annuelle de d'uranium de retraitement enrichi (URE). Plutonium et uranium de retraitements sont ensuite envoyés à l'usine Melox pour fabriquer du Mox qui sera exploité dans une des 22 centrales habilitées.
Au , de déchets étaient stockés sur les différents sites, dont de déchets de haute activité. Le centre de stockage de Morvilliers, dans l'Aube, recueille les déchets de très faible activité (TFA), celui de Soulaines, situé à proximité, accepte les déchets de faible et moyenne activité à vie courte (FMA-VC). Ceux à vie longue et ceux à haute activité (HA) seront admis dans ces sites profonds qui seront définis avant 2015.
Le , EDF a communiqué aux autorités de contrôle ses prévisions d’évolution du cycle pour la période 2007-2017 sur la base de quatre scénarios. L’ASN a demandé le qu’une étude complémentaire soit réalisée sous un an, prenant en compte les enseignements de l’accident nucléaire de Fukushima, notamment en ce qui concerne les piscines de désactivation et une révision à la baisse de la production annuelle.
Cycle fermé avec retraitement thumb|500px|Cycle du combustible nucléaire en France Le cycle du combustible nucléaire comprend l'extraction du minerai, la concentration en uranium, la conversion, l'enrichissement, la fabrication du combustible, son irradiation en réacteur, puis son recyclage éventuel et enfin la gestion des déchets.
Ce cycle peut être ouvert, le combustible usé après irradiation dans les réacteurs ne subit aucun traitement et est dirigé vers des lieux stockages de conception variable selon les pays, comme c’est le cas pour la Suède ou les États-Unis. Il peut être fermé, le combustible usé subit un traitement dans des usines spécialisées pour permettre la récupération du plutonium et de l'uranium de recyclage et son éventuelle réutilisation, les déchets ultimes étant stockés définitivement sur des sites spécialisés.
La France a choisi le cycle dit « fermé » avec retraitement, à l’instar du Royaume-Uni, des Pays-Bas, de la Russie et du Japon.
Selon la source d'approvisionnement, l'uranium arrive en France soit à l'état naturel, avec un simple traitement de concentration réalisé sur le site d'extraction et il sera ensuite converti et enrichi en France, soit déjà enrichi. Ainsi l’uranium kazakh est converti et enrichi en Russie, alors que l’uranium en provenance du Niger est converti et enrichi en France .
Après irradiation dans les réacteurs, le combustible est traité pour en extraire le plutonium et de l'uranium dit de retraitement, dont une partie est entreposée, constituant ainsi une réserve, et l'autre est susceptible d'être utilisée pour fabriquer un nouveau combustible nucléaire, l’uranium de retraitement enrichi. Le plutonium, mélangé avec de l'uranium appauvri issu de l'étape d'enrichissement, est quant à lui recyclé en combustible MOX (Mixed oxyde fuel) neuf. Ce nouveau combustible est alors utilisé dans les centrales nucléaires qui acceptent ce type de combustible ce qui permet d'économiser 900t d'uranium naturel sur les 8400t consommées annuellement.
Extraction de l’uranium naturel Histoire vignette|upright=1.4|Carte de France de l'industrie nucléaire en 1976 : En France, l'extraction de l'uranium a démarré juste après la Seconde Guerre mondiale avec la création, le , par le général de Gaulle, du Commissariat à l'énergie atomique. Au début des années 1950, de nombreux gisements sont découverts : dans le Limousin de 1948 à 1950, puis en Vendée en 1951, dans le Forez en 1954 et enfin dans l'Hérault en 1957. Parallèlement des gisements importants sont découverts à l'étranger : la mine d'Arlit au Niger et le gisement de Cluff Lake au Canada sont exploités à partir de 1968 .
En 1973, le premier choc pétrolier relance la prospection et la production, les prix de l'uranium sont en hausse. De nouveaux gisements sont découverts et mis en exploitation en Aveyron, dans l'Allier, en Creuse, en Corrèze puis en 1974 en Gironde. Ce dernier ne sera toutefois pas exploité car insuffisamment riche. En 1976, le CEA cède l’exploitation de ses gisements métropolitains à sa filiale, la Compagnie générale des Matières Nucléaires (Cogema). De nouveaux gisements sont découverts dans l'Hérault en 1981.
En 1988, l'industrie nucléaire française produit d'uranium dans l'année, soit 5,6 % de la production mondiale estimée alors à . Mais les besoins vont en augmentant et les conditions d'exploitation des gisements métropolitains deviennent moins rentables. À partir de cette date, l'approvisionnement de la France en uranium est assuré par les mines d'Australie (Ranger en particulier), du Niger, du Gabon et du Canada.
En 1995, le dernier puits en exploitation dans le Limousin, à Margnac, est fermé .
En 2001, la dernière mine en exploitation, la mine de Jouac dans la Haute-Vienne, cesse sa production. Réputée pour être le gisement le plus riche de France, avec plus de 5 kg d'uranium par tonne de minerai, son exploitation se faisant à plus de , n'était plus rentable.
Mines en France
L'uranium peut se trouver à l'état naturel dans les roches, dans les sols, dans les eaux continentales ou dans les eaux de mer. En France les gisements qui ont été exploités sont situés soit dans des roches magmatiques, soit dans des sols sédimentaires.
Le minerai issu des roches magmatiques résulte d'une migration et d'une précipitation dans la croûte terrestre supérieure de solutions de magmas granitiques le long de zones de perturbations. Les sites du Morvan, du Limousin et de Vendée font partie de cette catégorie. Les gisements du Morvan sont associés au batholite granitique de Luzy, ceux du Limousin au massif granitique des Monts d'Ambazac, ceux de Vendée au massif granitique de Mortagne. Les gisements sédimentaires résultent de l'altération des roches ignées et de la concentration des débris dans d'autres types de roches sédimentaires, consolidées ou non. Le gisement de Lodève, situé dans les grès permiens de Hérault, entre dans cette catégorie.
Le minerai est extrait et exploité soit dans des mines à ciel ouvert, représentant 30 % des mines métallifères en France, soit dans des galeries souterraines. Si l'exploitation à ciel ouvert présente les avantages d'un prix de revient plus faible et une capacité de production plus grande elle a par contre un impact sur les paysages et l'environnement plus important. Ainsi en Limousin, l'exploitation du Brugeaud a formé une excavation de 15 ha de superficie et de de profondeur. Entre 1955 et 1972, on estime que 20 millions de tonnes de roches ont été extraites de la seule carrière alors que seulement d'uranium ont été extraits de l'ensemble du site carrière et galeries . 217 sites miniers sont recensés par l'IRSN en France, répartis sur 25 départements .
La faible teneur du minerai nécessite une concentration de celui-ci. Le traitement comporte des opérations physiques (pré-concentration et conditionnement) et des opérations chimiques (attaque du minerai par voie acide et purification du concentré). Il nécessite des installations assez vastes et rejetant des masses importantes de déchets solides et liquides. Dix usines de traitement pour concentrer l'uranium ont existé en France. Chacune des divisions d'extraction de la Cogema disposait d'une telle installation : l'Escarpière pour la Vendée, Bessines pour la division de La Crouzille, Saint-Priest-la-Prugne pour la division du Forez.
Trois autres exploitants privés de mines ont existé en France : la Société Industrielle et Minière de l'Uranium (SIMURA) qui a exploité les gisements de la région du Bonote près de Pontivy (Morbihan), la Compagnie Française des Minerais d'Uranium (CFMU) en Lozère et la Société Centrale de l'Uranium et des Minerais Radioactifs (SCUMRA) qui a expoloité le gisement de Saint-Pierre dans le Cantal . Elles ont chacune leur propre usine de conversion.
thumb|L'uranium en provenance des mines étrangères arrive dans le port du Havre puis est transféré à l'usine Comurhex de Malvési pour conversion en UF4. Ces sites ont fourni 52 millions de tonnes de minerais dont d’uranium et ont laissé environ 166 millions de tonnes de stériles et 51 millions de tonnes de résidus de traitement.
L'évolution de la production d'uranium en France entre 2000 et 2010 est, selon les statistiques de la world nuclear association, présentée dans le tableau suivant . Après la fermeture de la dernière mine française en 2001, quelques tonnes d'uranium sont encore produites annuellement, par traitement des résines issues des eaux d'exhaure de l'ancienne mine de Lodève, dans le sud de la France.
20002001200220032004200520062007200820092010320 195 20 9 7 75 4 5 8 7
Importation de l'uranium Depuis la fermeture de la dernière mine française en 2001, la France ne produit plus directement de l'uranium et l'importe donc en totalité. Sa stratégie d'approvisionnement, au travers de son exploitant principal EDF, est fondée sur la diversification des sources, tant géographiquement avec des matériaux en provenance de gisements au Canada, en Australie, au Kazakhstan ou en Afrique qu'au niveau des fournisseurs . En 2011, EDF s'approvisionne pour 40 % auprès d'Areva et pour 60 % auprès d'autres fournisseurs. En cohérence avec les conclusions du rapport Roussely sur l'avenir de la filière nucléaire française publié en par l'Élysée , EDF étudiait en la possibilité de devenir actionnaire de référence du pôle minier d'Areva .