Principes de la séparation isotopique
Enrichissement de l'uranium - Principes

2.1 Classification des procédés : procédés à fort ou à faible enrichissement élémentaire

Les différents procédés peuvent être distingués par l'ordre de grandeur de l'effet isotopique élémentaire : dans les procédés à fort enrichissement élémentaire, le phénomène physique utilisé est tel qu'en une seule opération la teneur désirée est obtenue. C'est le cas de procédés utilisant l'interaction entre des atomes d'uranium et des rayonnements de lasers, comme les procédés SILVA ou AVLIS, ou encore du procédé électromagnétique utilisant un calutron.

Au contraire, dans la plupart des procédés, l'augmentation de teneur obtenue en une seule opération est petite et très inférieure à l'augmentation globale désirée. Dans ce cas, il est donc nécessaire d'enchaîner un grand nombre d'opérations élémentaires pour obtenir l'enrichissement souhaité.

Alors qu'il n'existe pas de théorie générale des procédés à fort enrichissement, chaque procédé étant un cas d'espèce, la façon d'enchaîner les opérations pour obtenir la teneur souhaitée dans le cas de procédés à faible enrichissement élémentaire est en grande partie indépendante de la nature physique de l'effet isotopique utilisé. Cette théorie est connue sous le nom de théorie des cascades. Elle n'est d'ailleurs pas propre à l'enrichissement de l'uranium, elle se rencontre aussi dans la séparation des autres isotopes et, de façon plus générale, dans toutes les techniques séparatives (distillation, extraction liquide-liquide, chromatographie...). Cette théorie sera exposée succinctement au paragraphe .

On distingue aussi parfois les différents procédés selon le caractère thermodynamique de l'effet utilisé, à savoir réversible ou non réversible. Dans le premier cas, la transformation s'effectue par une succession d'états en équilibre thermodynamique, comme dans la centrifugation ou la distillation. Dans le second, la transformation est obtenue par un apport continu de travail, ce sont les procédés cinétiques. Cette distinction est importante lorsqu'on s'intéresse à la consommation spécifique d'énergie. Les procédés cinétiques sont en général gros consommateurs d'énergie.