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Avant le raffinage de l'uranium, il faut séparer l'uranium proprement dit de la gangue qui le contient. Ce travail est effectué sur le site ou dans une usine de concentration près du site en suivant un ou deux des procédés décrits ci-dessous.
Lixiviation sur la mine
Lixiviation in situ
Le minerai est traité sur place, directement au moyen de puits d'injection dans les formations perméables minéralisées, ou bien par lessivage d'anciens travaux miniers. Cette dernière méthode a été appliquée en France, notamment sur le site du Brugeaud (Haute-Vienne). Suivant la nature du sol, on utilise de l'acide sulfurique ou de la soude.
Lixiviation lente (en tas) ou lixiviation statique
Le minerai brut est disposé en grand tas et arrosé d'une solution acide ou alcaline. La solution comportant un peu d'uranium est récupérée et recyclée pour d'autres arrosages du même tas. La lixiviation lente a été utilisée à La Commanderie (Vendée et Deux-Sèvres) et Saint-Hippolyte (Vosges) entre autres sites.
Lixiviation accélérée
Le minerai est concassé (25 mm environ), placé dans des bassins couverts et attaqué par une solution acide. Le Cellier (Lozère) a utilisé la lixiviation accélérée.
Dans les trois cas, la solution est enfin acheminée vers une usine de traitement et les solides restent sur place. On applique ces procédés aux minerais pauvres ou très pauvres en uranium.
Lixiviation dans une installation de pré-traitement
Lixiviation en stalles immergées. Le minerai est concassé, broyé, et attaqué par l'acide à froid (lixiviation). L'uranium est fixé sur des résines échangeuses d'ions stockéess dans des conteneurs. Les résines sont ensuite acheminées vers une usine de traitement. La teneur du produit transporté ‹ les pré-concentrés ‹ est près de dix fois supérieure à celle du minerai traité. De telles installations se trouvaient à La Ribière (Creuse) et à Bertholène (Aveyron).
Traitement complet en usine
Le minerai est concassé puis finement broyé (0,5 à 0,1 mm) et mélangé à de l'eau. Ensuite il est attaqué soit par de l'acide sulfurique chaud, soit par un traitement alcalin. On sépare sur filtres la partie liquide (une solution uranifère) de la partie solide (les résidus de traitement). On purifie ensuite la solution uranifère. Les procédés utilisés en France produisent l'uranate de magnésie, de diuranate d'ammonium ou d'uranate de soude (souvent désignés sous le nom de "yellowcake") ou une solution de nitrate d'uranyle.
La seule usine de concentration en service aujourd’hui en France est Jouac (Haute-Vienne). Les usines fermées qui réalisaient un traitement complet étaient Bessines (Haute-Vienne), Le Bosc/Lodève (Hérault), L’Ecarpière (Loire-Atlantique), Guegnon (Saône-et-Loire), Jouac (Haute-Vienne), Le Cellier (Lozère), Saint-Pierre (Cantal), et Saint-Priest (Loire).
En raison de la multiplicité des sites nous traiterons les déchets des installations de concentration ici.
Les rejets atmosphériques
Ces installations produisent des effluents gazeux radioactifs et non-radioactifs (acides) en provenance de l'usine et des dépôts de résidus (ci-dessous).
Les effluents liquides
Ils sont constitués par l'eau de la blanchisserie, l'eau de ruissellement des zones de stockage de minerai et de résidus (ci-dessous) et de l'usine elle-même. L'eau de l'usine peut contenir du radium. Le traitement des eaux en provenance des usines est semblable à celui des exploitations minières, et, dans le cas d'une usine associée à une mine, les eaux sont souvent traitées ensemble. Les résidus solides de l'usine sont souvent mélangés et traités avec les effluents liquides et envoyés sous forme de pulpe dans un champ d'épandage où les solides décantent et d'où sont évacuées les effluents liquides.
Les déchets solides
On trouve notamment :
-- des boues de décantation et de précipitation, y compris sulfate de radium ;
-- des résidus de traitement, contenant 5 à 10 % de l'uranium du minerai d'origine ; les descendants de l'uranium 235 et 238, émetteurs alpha, bêta, et gamma ; la majeure partie des métaux et des sulfures du minerai originel ; et les résidus des réactifs chimiques utilisés pendant le traitement du minerai, en particulier les résidus d'acide sulfurique et d'hydrocarbures.
Les problèmes posés par les résidus sont de plusieurs ordres :
-- l'émanation de radiations gamma qui peuvent atteindre à la surface du dépôt de 20 à 100 fois la radioactivité naturelle du site [Diehl 95] ;
-- l'émanation permanente de radon ;
-- la dissémination de poussières radioactives (en cas d'assèchement de la surface du dépôt) ;
-- la pollution des eaux superficielles et souterraines, en raison de la dilution des radionucléides, des métaux et des sulfures par les eaux infiltrées dans le dépôt ;
-- l'éventualité d'une rupture de digue ;
-- l'utilisation des résidus comme matériaux de construction ou de travaux publics.
On estime que le poids sec des résidus se situe à un niveau équivalent de celui du minerai traité. Les résidus sont très fins et très humides et constituent une sorte de boue. En France, on évalue le stock de résidus à environ 50 millions de tonnes [Birraux 99].
Les dépôts relèvent soit de la réglementation des installations nucléaires de base (INB), soit de la législation des installations classées pour la protection de l'environnement (IC). Le décret nš 66-450 du 6 juin 1966 classe les substances radioactives en trois groupes. Un site comprenant des substances radioactives de plusieurs groupes est une INB si l'activité totale de l'ensemble des substances radioactives est égale ou supérieure à 1 000 Ci (37 TBq). Or, les dépôts de résidus contiennent des radioéléments des trois groupes. Pour simplifier, on peut donc dire qu'un dépôt de résidus devrait être une INB lorsque la somme de l'activité du thorium 230 et du radium 226 contenus dans les résidus dépasse 1 000 Ci (37 TBq).
Le régime de la déclaration ou de l'autorisation ne s'applique pas aux substances radioactives solides naturelles dont l'activité massique est inférieure à 500 Bq/g. Les compagnies minières et l'administration évitent d'appliquer le régime de la déclaration ou de l'autorisation stricte des INB en argumentant que les dépôts de résidus ne comprennent que l'uranium naturel, ce qui est inexact compte tenu du fait que l'uranium a été amené à la surface et a subi un traitement physique et chimique.
Dans la nouvelle classification des déchets proposée par la DSIN, les résidues s’appartiennent à ceux de très faible activité et à vie longue. « Il est prévu de réaménager les sites miniers où ils sont entreposés » [DSIN 98].
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