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Séparation isotopique
 La transformation par séparation isotopique

Le CEA, et le site de Valrho en particulier possèdent une compétence reconnue en séparation isotopique. Cette transformation consiste à modifier les teneurs isotopiques relatives au sein d’un même élément en les triant (les différents isotopes d’un élément ne variant que par leur nombre de neutrons, ils ont les mêmes propriétés chimiques). Une des méthodes de transformation, la diffusion gazeuse, est actuellement opérationnelle en France et exploitée par AREVA dans l’usine Georges Besse d'Eurodif ; dans ce cas elle est appliquée à l’uranium. Mais la séparation isotopique peut s’opérer sur tous les éléments et notamment elle a aussi été étudiée à Valrho sur les éléments légers tels le bore, l’azote ou le lithium.


 L'enrichissement de l'uranium (par séparation isotopique)

La quasi-totalité des centrales nucléaires utilise un combustible « enrichi » à environ 4% en uranium 235 alors que cet élément n’est présent qu’à 0,7% dans l’uranium naturel essentiellement composé d’uranium 238. Un enrichissement à des teneurs en isotope 235 encore plus fortes est nécessaire pour la propulsion navale, ou les besoins militaires. Après avoir démontré la faisabilité technique d’un procédé très novateur SILVA (enrichissement par laser) pour le futur, le CEA travaille désormais sur l’ultracentrifugation.


 Le procédé SILVA

L’enrichissement par laser SILVA met à profit la différence de volume du noyau des atomes d’uranium 235 et 238 qui induit des conséquences importantes sur les électrons périphériques. Un faisceau laser correctement réglé pour l’uranium 235, ne l’est pas pour l’uranium 238. Cette propriété autorise un enrichissement en une étape. La succession des opérations est la suivante : les atomes - individualisés lors de l’évaporation de l’uranium sous forme métal à l’aide d’un canon à électrons- sont irradiés par 3 faisceaux laser superposés, ces lasers cèdent leur énergie à l’atome d’uranium 235, la somme de ces trois énergies ionise cet atome c’est à dire le rend chargé en lui ôtant un électron, des plaques polarisées électriquement le récupère. A l’aide de faisceaux laser de plusieurs milliers de watts, le CEA Valrho a démontré la capacité du procédé à enrichir 200 kg d'uranium à près de 3% à partir de plus d’une tonne d’uranium naturel en un temps très court.


 L'ultracentrifugation

Déjà industrialisée, l’ultracentrifugation consiste à exploiter la différence de masse des isotopes 235 et 238 de l’uranium au sein des molécules d’hexafluorure d’uranium gazeux (UF6) lors de leur mise en rotation rapide dans des centrifugeuses. La plus grande force centrifuge s’exerçant sur les plus lourdes les déporte préférentiellement en périphérie, et assure donc la séparation. Un contre-courant vertical d’origine thermique permet, en générant une circulation, l’extraction à la concentration souhaitée. Un grand nombre de machines agencées en série et en parallèle garantit la production. Ce nombre important impose des coûts unitaires faibles et maîtrisés, alors que l’ UF6 est un composé corrosif. Les études visent donc à compléter les connaissances existantes dans plusieurs domaines : choix et comportement des matériaux, développement et optimisations technologiques, instrumentation et diagnostics…


CEA - Mise à jour : 09/06/2006 10:45:01 - Mentions Légales
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