Physique des procédés de séparation des isotopes de l'uranium par laser

CEN - Saclay - IRDI/DESICP - CEA

Résumé

Encore récemment, on aurait considéré comme très utopique, un procédé industriel d'enrichissement isotopique de l'uranium capable de réunir les qualités essentielles que sont la sélectivité et le débit.

SILMO est le procédé de séparation isotopique par laser qui utilise la molécule d'hexafluorure d'uranium.

SILVA est le procédé laser où le milieu enrichi est constitué par de la vapeur atomique d'uranium.

Les bases scientifiques des deux procédés sont décrites en n'utilisant que des paramètres très simples, tels que la sélectivité de photoionisation et les rendements d'utilisation des photons et des atomes. Il est montré que SILVA peut avoir une consommation spécifique d'énergie inférieure à 100 kWh/UTS. Un module séparateur pourrait être constitué, par exemple, par un dièdre de vapeur d'uranium de plusieurs mètres de long où les faisceaux laser devraient parcourir de l'ordre de 180 à 200 mètres par repliement dans une cellule à multipassages.

Ce module séparateur utiliserait une puissance totale de lumière laser voisine de 10 kW et pourrait fournir de l'uranium enrichi à 3,5% en une seule étape à partir de l'uranium naturel en rejetant de l'U appauvri à 0,2%.

Des exemples d'influence des paramètres physiques fondamentaux, sur le choix des dimensions caractéristiques des séparateurs, sont donnés pour SILVA et SILMO.

Les solutions techniques qui paraissent aujourd'hui les mieux adaptées aux lasers des procédés, sont brièvement données dans une annexe.