Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Cycle de l’uranium“

Naarea propose un petit réacteur à sels fondus et à spectre rapide de 40 MW destiné à améliorer le cycle du combustible en valorisant au maximum l’uranium. L’entreprise met en avant sa volonté d’être « concepteur, fabricant et exploitant ».

La connaissance du comportement géochimique de l’uranium (U) dans l’environnement est essentielle pour en limiter la propagation dans les milieux contaminés. Ce travail de thèse visait avant tout à déterminer l’évolution sur plusieurs milliers d’années des phases non-cristallines de U dans les sédiments naturellement riches en U (jusqu’à plus de 1000 µg/g) du lac Nègre, dans le massif du Mercantour (Alpes-Maritimes, France). Grâce aux rapports isotopiques de U (δ238U et (234U/238U)) et à la spectroscopie d’absorption X (XAS) au seuil L3 de U, il est montré que U est déposé initialement sous forme d’espèces mononucléaires liées à la matière organique, et est rapidement réduit en U(IV). En moins de 700 ans, ces phases sont transformées en polymères de U(IV)-silice avec une structure locale proche de la coffinite (USiO4·nH2O). Cette transformation souligne l’impact de l’abondance de ligands qui limitent la précipitation de phases cristallines de U, mais ne réduit que faiblement la labilité de U, dont la mobilité potentielle reste importante après plus de 3000 ans. A l’échelle du bassin versant, U provient initialement de fractures dans la roche-mère granitique, puis est piégé en grandes quantités dans les sols, en particulier dans la zone humide en amont du lac (jusqu’à > 5000 µg/g U), avant d’être transporté vers le lac par érosion. Cette fixation dans les sols a lieu par complexation sur la matière organique dont certaines structures biologiques, avant réduction partielle en U(IV). On trouve ainsi surtout des formes mononucléaires de U, mais aussi des phases polymériques de U(VI) potentiellement issues d’un vieillissement de U après des milliers d’années d’accumulation
Understanding the geochemical behavior of uranium (U) in the environment is crucial for the limitation of U dissemination in contaminated systems. The primary objective of this thesis was to determine the potential evolution of noncrystalline U phases over thousand years in naturally U-rich lacustrine sediments (up to more than 1000 µg/g) from Lake Nègre, in the Mercantour-Argentera Massif (South-East France). Using U isotopic ratios (δ238U and (234U/238U)) and U L3-edge X-ray absorption spectroscopy (XAS), we show that U is first deposited as organic-bound mononuclear species and is readily reduced to U(IV). In less than 700 years, these species transform into U(IV)-silica polymers with a local structure close to that of coffinite (USiO4·nH2O). This transformation highlights the role of ligand abundance in limiting the precipitation of crystalline U phases, but only slightly reduces the lability of uranium which potential mobility remains significant even after several thousand years. At the watershed scale, U originates from fractures in the granitic bedrock and is subsequently scavenged in the soils, especially in the wetland upstream of the lake (up to > 5000 µg/g), before being transported through erosion. Uranium scavenging in the soils occurs through complexation by organic matter including particular biological structures, followed by partial reduction to U(IV). U is thus mainly present in mononuclear species but also in polymeric U(VI) phases which may potentially result from U aging after thousand years of accumulation

Ce travail de thèse s'est intéressé aux effets de l'uranium appauvri (U) sur le poisson zèbre, Danio rerio. L'hypothèse de travail majeure est que les effets de l'U peuvent se traduire par des modifications du métabolisme. Par conséquent nous avons caractérisé la performance physiologique par le biais de la théorie des bilans d'énergie dynamique (DEB) car c'est la seule théorie qui quantifie simultanément l'ingestion, l'assimilation, la croissance, la reproduction, la maturation, la maintenance et le vieillisse¬ment au cours du cycle de vie entier à des niveaux de nourriture variable. Un modèle DEB a ainsi été construit et a permis de quantifier et de prédire la manière dont la performance physiologique du poisson zèbre dépend de son niveau de nutrition (et de la température). Nous avons montré que le développement s'accélère après la naissance jusqu'à la métamorphose où l'accélération cesse. De plus les coûts de maintenance somatique sont très élevés.Un module spécifiant la toxico-cinétique de l'U, chez un individu qui se nourrit, croit et se reproduit, a été incorporé dans le modèle DEB. Le modèle a été appliqué aux données de toxicité (publiés et acquis pendant la thèse) afin de découvrir quel processus est affecté par l'U. Les résultats montrent qu'à partir de 0 nM, l'U augmenterait les coûts de croissance et diminuerait l'assimilation et/ou augmenterait le coût de la maintenance somatique. Nous n'avons pas pu détecter d'effets notables sur la maturation. Une étude histologique révèle que l'U altère l'intégrité de la paroi intestinale et pourrait perturber l'homéostasie des interactions hôte-bactéries
The aim of this dissertation is to characterize the toxicity of depleted uranium (U) on the metabolism of zebrafish, Danio rerio. The underlying hypothesis of this work is that effects of U show up as effects on the metabolism of the individual. Consequently, we characterized physiological performance using Dynamic Energy Budget (DEB) theory since it is the only theory which simultaneously specifies ingestion, assimilation, growth, reproduction, maturation, maintenance and ageing over the whole life-cycle at varying food availability. Thus a DEB model was built which quantifies and predicts how the physiological performance of zebrafish relates to food level (and temperature). We showed that development accelerates after birth until metamorphosis after which acceleration ceases. Furthermore, somatic maintenance costs are very high.A module specifying toxico-kinetics of U in a feeding, growing and reproducing individual was incorporated into the DEB model. The model was then applied to toxicity data (from the literature or acquired during this thesis) in order to determine which processes are affected by U. Our results show that, from 0 nM onwards, U increases costs for growth and either increases somatic maintenance or decreases assimilation. We were unable to detect effects on maturation. A histological study showed that U alters histology of the gut wall and may perturb host-microbe homeostasis. By accounting for differences in initial conditions between individuals we were able to explain a number of seemingly contradictory results. The take home message is: observations on individuals should not be averaged for groups of individuals

Ce chapitre analyse les diverses étapes du cycle du combustible nucléaire : exploration et production d’uranium, technologies de l’enrichissement de l’uranium, techniques de fabrication du combustible, valorisation des matières issues du recyclage. Il précise la notion de ressources et de réserves conventionnelles et non conventionnelles. Il regarde l’évolution de l’offre et de la demande d’uranium à l’échelle mondiale sur longue période et présente les principaux acteurs (pays et compagnies). Il étudie l’évolution du prix de l’uranium et la structure des marchés (contrats de long terme et marché spot).

Ce chapitre analyse les caractéristiques des cycles nucléaires ouvert et fermé (recyclage). Il aborde le monorecyclage et le multirecyclage de l’uranium et du plutonium. Il présente les coûts et modes de financement de la gestion des déchets pour l’entreposage de longue durée comme pour le stockage géologique profond (avec présentation de diverses expériences). Il aborde les incertitudes et risques des solutions retenues : fonds dédiés, provisions.