De bovenfase van de splijtstofcyclus
De bovenfase van splijtstofcyclus omvat alle activiteiten van de winning van uraniumerts tot de levering van verrijkt uranium aan de fabrikant van splijtstofelementen.
Van winning tot uraniumconcentraat
Uranium is een veelvoorkomend metaal in de aardkorst. Het zit in ertsen die in dagbouwmijnen of ondergrondse galerijen worden ontgonnen. De laatste jaren maakt een nieuwe technologie opgang: uitloging in situ. Bij dit proces worden metalen, waaronder uranium, direct in de afzetting opgelost. Tegenwoordig wordt bijna de helft van alle uranium ter wereld ontgonnen door uitloging in-situ.
De belangrijkste uraniumproducenten zijn Kazachstan, Canada, Australië, Niger, Namibië, Rusland, Oezbekistan, de Verenigde Staten, China en Oekraïne.
Uranium wordt uit het erts gewonnen via een reeks processen die uiterst geconcentreerd uranium opleveren. Dit wordt de yellow cake genoemd, een geel poeder dat ongeveer 75% uranium bevat, of 750 kg uraniumoxide per ton. De yellow cake wordt vervolgens geraffineerd om bijna zuiver uranium te verkrijgen in de vorm van triuraniumoctaoxide (U3O8).
Conversie van yellow cake naar uraniumhexafluoride
Het doel van de conversiefase is om de yellow cake om te zetten in zuiver uraniumhexafluoride (UF6). Dit gas wordt vervolgens samengeperst en afgekoeld tot het vloeibaar wordt. Tijdens het transport wordt het in een speciale container geplaatst, waar het wordt gekoeld zodat het een vaste toestand behoudt. Vervolgens kan het naar de verrijkingsfabriek worden gestuurd.
Er zijns slechts een beperkt aantal actoren die actief zijn op de conversiemarkt. Canada, Frankrijk, de Verenigde Staten, Rusland en China beschikken over dit soort installaties.
Verrijking
Vóór verrijking bestaat 1 kg natuurlijk uranium uit 990 gram uranium-238, 7 gram uranium-235 en bijna 3 gram uranium-234. Enkel uranium-235 is splijtbaar, maar aangezien dit slechts 0,7% uitmaakt van het natuurlijke uranium is het onvoldoende aanwezig om te kunnen worden gebruikt in kerncentrales met drukwaterreactoren (PWR = pressurized water reactor) zoals die in België. Om gebruikt te kunnen worden in PWR- kernreactoren is splijtstof nodig met een uranium-235-gehalte van 3 tot 5%. Eigenlijk is enkel isotoop 235 splijtbaar, waarbij er energie vrijkomt.
Tegenwoordig heeft de verrijkingstechniek door middel van centrifugatie de gasdiffusietechniek, die erg energie-intensief is, volledig vervangen.