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Les uranates et le nitrate d'uranyle provenant des usines de concentration sont transférés dans une installation de raffinage et de conversion. Cette installation reçoit également d'autres formes d'uranium, notamment l'U308.
Dans cette installation, le taux d'impuretés est réduit à 0,02 %, en 1996. C'est l'étape d'épuration ou raffinage.
Ensuite, le produit épuré est transformé en tétrafluorure d'uranium (UF4, les sels verts). L'UF4 peut servir de base pour la production soit d'uranium métal soit de hexafluorure d'uranium (UF6). Par le passé, une partie de l'UF4 était transformée en uranium métal pour le combustible des UNGG en France. Aujourd'hui, tout l'UF4 est transformé en l'UF6 préalablement à l'enrichissement.
Le procédé comporte les étapes suivantes :
Raffinage et production de l'UF4Nous présentons le procédé humide qui est généralement utilisé :
1°) La dissolution dans l'acide nitrique concentré des matières uranifères solides réceptionnées à l'usine. Le jus obtenu est du nitrate d'uranyle impur. Si nécessaire, le nitrate d'uranyle est filtré durant cette étape.
2°) La purification du nitrate d'uranyle en provenance de l'étape 1 et du nitrate d'uranyle réceptionné tel quel « par échange liquide-liquide entre la solution aqueuse de nitrate d'uranyle et une solution de tributylphosphate (TBP) dans le dodécane ».
Le jus obtenu est du nitrate d'uranyle pur, que l'on fait ensuite évaporer pour en augmenter la concentration.
3°) La précipitation du nitrate d'uranyle par l'ammoniac gazeux. Le produit obtenu est le diuranate d'ammonium (DUA).
4°) La calcination du diuranate d'ammonium, vers 400 °C, pour produire l'UO3.
5°) La réduction de l'UO3 par hydrogène, obtenue thermiquement par cracking d'ammoniac gazeux (NH3). Le produit obtenu est l'UO2.
6°) L'hydrofluoration d'UO2 par l'acide fluorhydrique HF dans un four pour produire l'UF4.
Production de l'uranium métalL'UF4 était transformé en uranium métal par calciothermie ou par magnésiothermie. On chargeait dans une cloche, l'UF4 et le calcium ou le magnésium métallique. Dans la réaction qui suivait, sous vide et à une température élevée, l'uranium fondait et se rassemblait dans un creuset. Le sous-produit était le fluorure de calcium ou de magnésium, quelquefois broyé et réutilisé, quelquefois vendu et quelque fois mis en décharge.
Production de l'UF6
L'UF4 est transformé en UF6 par fluoration dans un réacteur à flamme. Le réacteur est constitué d'un long tube vertical dans lequel l'UF4 solide s'enflamme spontanément au contact du fluor gazeux. L'UF6 gazeux est refroidi dans des cristallisoirs puis liquéfié et coulé par gravité et sous pression dans des conteneurs de transport. On le laisse se cristalliser dans le conteneur pour le stockage et le transport.
L'usine de Comurhex de Malvési effectue la conversion des concentrés en UF4 et a effectué la conversion d'UF4 en métal. Une usine de Comurhex à Pierrelatte convertit l'UF4 naturel en l'UF6. Le Centre du Bouchet, qui n'existe plus, effectuait la conversion des concentrés en métal et en UF4.
Conversion du nitrate d'uranyle de retraitementPour convertir le nitrate d'uranyle de retraitement en UO2 ou en UF4, on peut utiliser le procédé de conversion utilisé à Malvési en commençant par l'étape de précipitation par l'ammoniaque pour obtenir le diuranate d'ammoniac. Comurhex a traité le nitrate d'uranyle URT à Malvési en l'ajoutant à la solution produite par la dissolution des uranates dans l'acide nitrique [BIST ii.64]. Les ateliers pilotes de Comurhex à Pierrelatte produisent l'UF4 par la méthode utilisée à Malvési.
On peut adapter ce procédé à la transformation du nitrate d'uranyle en U308 puis en UO2, en changeant les conditions de calcination. L'atelier TU2 de Cogéma à Pierrelatte produit l'U308 en effectuant la calcination du diuranate d'ammonium à 700 °C sous air et obtient ensuite l'UO2 par réduction de l'U308 dans un four entre 650 et 700 °C en présence d'hydrogène. L'atelier TU5 de Cogéma à Pierrelatte produit l'UF4 et l'U308 par d'autres procédés (voir TU5 sous Pierrelatte).
La conversion d'UF4 en UF6 est effectuée par fluoration dans un réacteur à flamme. Cette étape est une étape d'épuration partielle. Une grande partie des transuraniens et les produits de fission reste dans les déchets. Comurhex utilise une installation distincte pour l'uranium de retraitement, les ateliers pilotes à Pierrelatte.
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