Activités des travailleurs du nucléaire en France

Domaines d’activité

En France, plus de 300 000 travailleurs sont susceptibles d’être exposés aux RI dans différents secteurs d’activité (IRSN 2009). Depuis 2005, le Système d’Information de la Surveillance de l’Exposition aux RI (SISERI) de l’IRSN centralise l’enregistrement de l’ensemble des doses reçues par les travailleurs en France et publie le bilan des expositions reçues par secteur d’activité tous les ans. Les différents secteurs d’activité sont soit civils (industrie, recherche ou médecine), soit militaires. Les travailleurs exposés à des sources de rayonnements naturels tels qu’au radon ou aux rayonnements cosmiques (les pilotes et personnels navigants) font aussi l’objet d’une surveillance systématique. Soixante pour cent des effectifs de travailleurs surveillés pour une exposition externe aux RI sont employés dans le domaine des activités médicales. Les travailleurs de l’industrie du nucléaire qui représentent seulement 1/5 de l’effectif total reçoivent près de la moitié de la dose collective (IRSN 2009). La dose collective des travailleurs dans le domaine de la recherche est faible.

Les travailleurs du nucléaire

Les travailleurs du nucléaire tels que nous les identifions sont ceux pouvant être exposés dans le cadre de leur travail dans l’industrie nucléaire ou dans la recherche. En particulier, en France, les travailleurs du nucléaire peuvent être exposés lors de leur activité professionnelle dans l’une des entreprises du nucléaire de France : le CEA (principalement dans des centres de recherche civils ou militaires), la COGEMA qui a repris les activités liées aux différentes étapes du cycle du combustible depuis sa création en 1976 (maintenant AREVA NC), EDF créé en 1961 qui s’occupe de la production d’énergie

dans les centrales nucléaires françaises et les entreprises prestataires de ces grands groupes (Eurodif, Comurex…).

Les activités de recherche

Les secteurs de recherche civile sont très diversifiés, depuis la recherche en physique des particules, l’étude des procédés industriels pour l’industrie nucléaire, jusqu’à l’utilisation des sources radioactives en biologie. Les principaux organismes de recherche nucléaire civile en France sont le CEA et l’IRSN. Un des principaux objectifs en appui aux industriels est d’optimiser le parc des réacteurs nucléaires, en particulier en conduisant des études sur des réacteurs expérimentaux afin de concevoir les réacteurs nucléaires du futur et de mettre des solutions techniques pour la gestion des déchets radioactifs

La recherche dans le secteur de la défense a pour mission principale de garantir la pérennité de la dissuasion nucléaire française. Cette mission est assurée en partie par la Direction des Applications Militaires (DAM) du CEA. Historiquement, les équipes du CEA ont participé aux différents essais nucléaires Français. A la suite de l’arrêt des essais nucléaires, le CEA a mis en œuvre des programmes de simulations qui s’appuient sur d’importants moyens expérimentaux et de calcul. Le CEA est chargé de fabriquer, de maintenir en condition opérationnelle puis de démanteler les têtes nucléaires qui équipent les forces océaniques et aéroportées.

Le cycle du combustible

Les principales étapes du cycle du combustible en France sont représentées dans la Figure 8.

Figure 8 : Cycle du combustible nucléaire en France

Le cycle du combustible nucléaire désigne l'ensemble des opérations nécessaires pour approvisionner en combustible les réacteurs nucléaires puis pour stocker, retraiter et recycler ce combustible. La France dispose sur son territoire de toutes les installations nécessaires à ces différentes opérations. Ces installations sont, pour la quasi-totalité, exploitées par AREVA NC, soit directement, soit par l'intermédiaire de filiales (Eurodif, Comurex, FBFC, MELOX…), à l’exception des centrales nucléaires qui sont gérées par EDF. Les deux premières étapes du cycle du combustible sont l’extraction et la conversion du minerai dans les mines d’uranium. Après extraction, la teneur en uranium des minerais est en général assez faible. C'est pourquoi le minerai est concentré par une série d'opérations physiques et chimiques. On obtient alors un concentré ayant l'aspect d'une poudre jaune appelée "yellow cake" dont la teneur en uranium est d'environ 75 %. Il est important de noter que l’exposition des mineurs est principalement liée à l’inhalation du radon mais aussi aux poussières d’uranium, très différente d’une exposition externe aux RI. C’est pourquoi, les mineurs d’uranium en France font l’objet d’un suivi épidémiologique séparé des études sur les travailleurs du nucléaire. Ces études

s’intéressent plus particulièrement aux effets d’une contamination par le radon (Vacquier et al. 2007 ; Vacquier et al. 2009) qui ne font pas l’objet de cette thèse.

La troisième étape consiste au raffinage et à la conversion du minerai. Le "yellow cake" n'a pas un degré de pureté suffisant ni la forme chimique appropriée pour pouvoir être utilisé tel quel comme combustible dans le réacteur. Il fait donc l’objet d’un traitement supplémentaire afin d'obtenir de l'hexafluorure d'uranium (UF6).

La quatrième étape consiste à enrichir l'uranium. L'UF6 obtenu au terme de l'étape de conversion chimique n'est pas directement exploitable en réacteur. En effet, seul l'Uranium 235 est fissile et utilisable dans les réacteurs nucléaires pour produire de l'électricité. L'uranium naturel ne contient que 0,7 % d'Uranium 235. Ce taux est insuffisant pour permettre la réactivité du combustible nécessaire au fonctionnement des réacteurs nucléaires. L'enrichissement consiste donc à augmenter la teneur en Uranium 235 de l'uranium naturel à un niveau compris entre 3 et 5 %. L'uranium enrichi est utilisé par 90 % des réacteurs nucléaires en fonctionnement dans le monde aujourd'hui.

La cinquième étape consiste à la fabrication même des combustibles. L'hexafluorure d'uranium en provenance de l'usine d'enrichissement est transformé en oxyde d'uranium, conditionné en petites pastilles cylindriques. Celles-ci sont empilées dans de longs tubes métalliques appelés crayons. Ces crayons sont à leur tour réunis et maintenus à l'aide de grilles pour former des assemblages. A titre d'exemple, le cœur d'un réacteur à eau sous pression de 900 Mwe comporte 157 assemblages, réunissant chacun 264 crayons, soit plus de 11 millions de pastilles (une pastille est équivalente à 2,5 tonnes de charbon). Pour les filières des réacteurs à eau ordinaire, un autre type de combustibles est également fabriqué en France, à échelle industrielle, depuis plusieurs années. Appelés "MOX" (mélange oxyde), ils sont formés d'un mélange d'uranium appauvri et de plutonium et sont fabriqués dans l'usine MELOX, à Marcoule.

La sixième étape se passe dans le cœur du réacteur. Durant son séjour de trois à quatre ans dans le cœur du réacteur, le combustible subit des transformations qui vont le rendre

moins performant : diminution de teneur en matière fissile, formation de plutonium, apparition de déchets sous forme de produits de fission. Cependant une fois retiré du réacteur, le combustible contient encore une grande quantité de matières énergétiques récupérables (environ 97 %, sous forme d'uranium et de plutonium) et 3 % de déchets. Provisoirement stocké en piscine en vue de sa désactivation, le combustible usé est ensuite transporté jusqu'à l'usine de retraitement.

La dernière étape est le retraitement et le recyclage du combustible usé. Le retraitement consiste à séparer, dans le combustible usé, les matières énergétiques réutilisables (uranium et plutonium) des produits de fission sans utilité. Après une série d'opérations mécaniques et chimiques, on récupère l'uranium et le plutonium qui seront recyclés principalement pour entrer dans la fabrication de nouveaux éléments combustibles. Quant aux produits de fission, mis en solution, ils sont stockés en cuve durant quelques années avant d'être vitrifiés par incorporation à des matrices de verre et coulés dans les conteneurs étanches en acier inoxydable. Ces conteneurs sont entreposés de façon provisoire à la Hague dans des puits souterrains refroidis par ventilation, dans l'attente d'un stockage définitif. Avec une capacité de 1600 tonnes annuelles, l'usine AREVA NC de la Hague est la plus grande installation de retraitement du monde. EDF et de nombreuses compagnies d'électricité étrangères y font retraiter leurs combustibles usés (récupérant ensuite uranium, plutonium et déchets séparés).

Centrales nucléaires de production

En France, le parc de production nucléaire composé de 58 unités de production réparties sur 19 sites, est géré par EDF, même si des filiales ou entreprises prestataires interviennent sur le site. Le parc produit 428 milliards de kWh par an et assure plus de 87% de la production d'électricité d'EDF. Les 58 réacteurs en exploitation sont des réacteurs à eau sous pression, 34 réacteurs ont une capacité de 900 MWe, 20 ont une capacité de 1 300 MWe et 4 une capacité de 1 450 MWe.