Rapport de stage ingénieur-maître Année 2003 Spécialisation Chimie de l’Environnement et Ecosystèmes Tuteur enseignant : Serge Chiron «Etude préliminaire de








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I L’industrie extractive de l’uranium et la production de déchets


L’uranium est un élément radioactif : sa structure nucléaire est instable et a tendance à se désintégrer spontanément, conduisant à la formation d’un nouvel élément, appelé descendant, et à l’émission de particules et de rayonnements. L’uranium naturel est constitué de trois isotopes, l’uranium 238, l’uranium 234 et l’uranium 235, dans des proportions massiques relatives de 99,274 %, 0,006% et 0,72 %. Les chaînes de désintégrations successives de l’uranium 238 et de l’uranium 235 comportent respectivement 14 et 11 éléments radioactifs qui se désintègrent successivement avant de parvenir à des éléments stables (Annexe 1: chaînes de désintégration de l’U238 et de l’U235).

Le minerai extrait en France présente une teneur massique en uranium naturel de l’ordre de quelques kilogrammes par tonne. Il est extrait dans des mines souterraines nommées TMS (travaux miniers souterrains) ou à ciel ouvert, nommées MCO (mines à ciel ouvert).

Dans les deux cas, pour atteindre le minerai, d’importantes quantités de roches sont amenées à la surface du sol. Dénommés communément « stériles miniers », ces matériaux sont constitués par la roche engainant les filons et par du minerai dont la teneur en uranium n’est pas jugée économiquement exploitable (généralement moins de 0,03 % en masse).

Après concassage, le minerai subit, généralement à proximité des sites d’extraction (afin de minimiser les coûts de transport), l’étape d’extraction de l’uranium par attaque chimique. Il en résulte, d’une part, un concentré pulvérulent, appelé « yellow-cake »1, contenant en masse entre 60 et 75 % d’uranium et, d’autre part, des boues de traitement appelées résidus. Ces résidus contiennent encore environ 70 % de l’activité initiale du minerai, liées pour partie à l’uranium qui n’a pas été extrait, mais surtout à la présence de la quasi totalité de ses descendants, comme le thorium 230 et le radium 226. La dispersion de ces radionucléides dans l’environnement est favorisée par les différents traitements mécaniques et chimiques.

Pour 1 tonne de minerai extrait, les quantités de stériles produits représentent, en moyenne, 9 tonnes dans une mine à ciel ouvert et 0,65 tonnes dans une exploitation souterraine. A partir de cette tonne de minerai seront produits quelques kilogrammes d’uranium, le reste constituant les résidus.

  • Pendant l’exploitation

Les résidus étaient habituellement déversés dans des mines à ciel ouvert dont l’exploitation avait été abandonnée ou dans des vallées fermées par une digue, puis recouverts d’une couche de stériles miniers. Ceux-ci, étaient rassemblés, en tas « collinéens » de plusieurs milliers de m3, appelés verses. S’ajoutaient à ces déchets solides, des rejets liquides constitués par les effluents de l’usine de traitement du minerai, les eaux, traitées ou non traitées, pompées dans les galeries souterraines, appelées eaux d’exhaure, et les eaux de ruissellement et d’infiltration de l’ensemble des sites (plate-forme, aires de stockage de minerai, verses à stériles, résidus). Ces eaux étaient susceptibles de contenir des teneurs élevées en radionucléides sous forme soluble et insoluble, complexés avec d’autres éléments ou adsorbés sur les matières en suspension. De plus, des poussières radioactives étaient générées par les tirs d’explosifs, le transport par engins et les opérations de concassage.


  • Après l’exploitation

Les opérations de réaménagement consistent à utiliser les importants volumes de « stériles miniers » à des fins de réhabilitation paysagère. Considérés comme ayant une faible teneur en minerai uranifère, ils ne font l’objet d’aucun traitement spécifique, ni suivi radiologique. Les aires de stockage des résidus font l’objet de plus d’attention, avec le traitement, avant rejet, des eaux de percolation et par la mise en place d’une couverture constituée par une partie des stériles miniers.
L’industrie extractive de l’uranium conduit donc à la production d’importants volumes de deux types de déchets solides comportant des éléments radioactifs :

  • Les résidus d’extraction, reconnus officiellement comme déchets radioactifs,

  • Les « stériles miniers », qui peuvent présenter une concentration en uranium plusieurs dizaines de fois supérieure au bruit de fond naturel, et comporter des fragments de minerai.

Ces déchets solides, le plus souvent stockés sur les sites d’extraction, représentent après l’exploitation une source directe de rayonnement, ainsi qu’une source d’exhalation de radon, gaz radioactif descendant de l’uranium.

De plus, par des phénomènes de ruissellement, de lessivage et de percolation, ces déchets peuvent provoquer une contamination des eaux souterraines et de surface. Les radionucléides entraînés pourront alors atteindre le milieu récepteur et la chaîne alimentaire, par transport et accumulation. Les eaux circulant dans les galeries souterraines sont, elles aussi, susceptibles de se charger en radionucléides.

La durée des opérations de traitement des eaux constitue l’un des éléments clefs du dossier mines d’uranium.
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