Principaux procédés de séparation
Enrichissement de l’uranium

1 - Généralités

• 1.1 - Isotopes de l’uranium
• 1.2 - Enrichissement de l’uranium
  Tableau 1
• 1.3 - Développement des principaux procédés
  Tableau 2

2 - Principes de la séparation isotopique. Critères de choix d’un procédé

• 2.1 - Classification des procédés
• 2.2 - Facteur de séparation élémentaire
  Figure 1 - Étage à une entrée N s et deux sorties (enrichie) et (appauvrie) (les fractions molaires N, N ′ et N ′′ et les courants molaires L, L ′, L ′′ sont définis au paragraphe ) Figure 2 - Étage à deux entrées et deux sorties (enrichie) et (appauvrie) (les fractions molaires N ′ et N ′′ et les courants molaires L ′ et L ′′ sont définis au paragraphe )
• 2.3 - Facteurs de séparation d’étage
  Figure 3 - Cascade formée d’étages à une entrée Figure 4 - Cascade formée d’étages à deux entrées (pour le circuit de l’uranium, se reporter au paragraphe )
• 2.4 - Travail et puissance de séparation
  Figure 5 - Potentiel de séparation V ′ en fonction de la concentration molaire N en isotope léger 
• 2.5 - Principaux types de cascades
  Figure 6 - Diagramme de Mac Cabe-Thiele pour une cascade carrée dans la section d’enrichissement  [ I d’après relation  et II d’après relation ] Figure 7 - Profil des débits interétages d’une usine de diffusion gazeuse (se reporter à la référence bibliographique  pour les cinq cascades à trois tailles d’étage du Tricastin et à la référence  pour la modulation des débits) Figure 8 - Schéma d’une cascade asymétrique à   Figure 9 - Étage d’une cascade à recyclage interne 
• 2.6 - Temps d’équilibre, démarrage et contrôle d’une cascade
• 2.7 - Optimisation d’une cascade
• 2.8 - Critères de choix d’un procédé

3 - Principaux procédés de séparation

• 3.1 - Diffusion gazeuse
  Figure 10 - Diffusion à travers un pore Figure 11 - Étage d’une cascade de diffusion gazeuse : principe  Figure 12 - Cellule de diffusion à courants croisés Figure 13 - Schéma de l’usine de Portsmouth  Figure 14 - Coordination des usines américaines d’Oak Ridge, Paducah et Portsmouth  Figure 15 - Composants d’un étage d’une usine américaine à structure horizontale  Figure 16 - Composants d’un étage de l’usine du Tricastin (structure verticale)  Figure 17 - Motocompresseur de l’usine du Tricastin  Tableau 3
• 3.2 - Centrifugation
  Figure 18 - Contre-courant exogène  Figure 19 - Centrifugeuse à contre-courant mécanique engendré par une écope  Figure 20 - Conditions aux limites thermiques d’un contre-courant engendré par les couvercles ou la paroi  Figure 21 - Couches limites dans une centrifugeuse  Figure 22 - Facteur de séparation et puissance de séparation , suivant le mode de génération du contre-courant, en fonction du nombre de Rossby [i = I, II, III, IV ; relation ]  Figure 23 - Vitesses angulaires critiques d’un rotor en aluminium mince en fonction de la longueur du rotor  Tableau 4
• 3.3 - Séparation par vortex, par tuyère et autres procédés aérodynamiques
  Figure 24 - Principe de la séparation par vortex
• 3.4 - Séparation par échange chimique
• 3.5 - Séparation isotopique par laser
  Figure 25 - Séparation AVLIS  Figure 26 - Coupe de la cellule de séparation perpendiculaire au faisceau laser Figure 27 - Excitation des atomes d’uranium par les lasers à colorant
• 3.6 - Procédés électromagnétiques et ioniques
  Figure 28 - Résonance cyclotron ionique coupe de la cellule de séparation 

4 - Comparaison et discussion

Tableau 5 Tableau 6