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RÉSUMÉ
La finesse spectrale offerte par le laser permet permet de distinguer, dans l’interaction laser-atome ou laser-molécule, les niveaux d’énergie voisins correspondant à deux isotopes distincts. Ainsi avec la séparation isotopique par laser, on peut atteindre en une seule étape un facteur de séparation de plusieurs unités et produire directement la teneur désirée sans cascade. Ce procédé, qui repose sur une technologie pointue, semble avoir un certain avenir du fait de la diminution de coût des technologies laser.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Gilles BORDIER : Chef de projets SILVA - CEA Saclay
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Michel ALEXANDRE : Directeur de recherche, UCG et autres enrichissements - CEA Saclay
INTRODUCTION
À la différence des procédés classiques (diffusion gazeuse, ultracentrifugation), voir l’article « Enrichissement de l’uranium » , les procédés à fort enrichissement élémentaire utilisent une modification de l’état physique des molécules ou des atomes de l’isotope 235U uniquement. Dans les procédés de séparation isotopique par laser, ce changement consiste le plus souvent à ioniser un atome ou à dissocier une molécule de façon sélective. On utilise pour cela la finesse spectrale des lasers qui permet de distinguer, dans l’interaction laser-atome ou laser-molécule, les niveaux d’énergie voisins correspondant à deux isotopes distincts. On peut donc atteindre en une seule étape un facteur de séparation de plusieurs unités et produire directement la teneur désirée sans cascade. Cette plus grande efficacité est obtenue au prix d’une technologie pointue, autant pour la réalisation de l’effet séparatif que pour le collectage de l’isotope 235.
L’intérêt pour les procédés laser date des années 1970 (les premiers lasers ayant été mis au point en 1960). L’énergie disponible en sortie des lasers de pompe à haute cadence de récurrence et des lasers accordables (c’est-à-dire de longueur d’onde ajustable) est devenue suffisante pour envisager une production, mais aucun projet industriel de séparation isotopique par laser de l’uranium n’a abouti à ce jour. Les performances des lasers s’améliorant tandis que leur coût diminue, ces procédés ont cependant un intérêt en tant que voie d’avenir potentielle.
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Séparation par laser sur vapeur atomique
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2. Séparation par dissociation de la molécule UF6
2.1 Origine de l’effet isotopique
La différence des fréquences de vibration des variétés isotopiques d’une molécule s’explique par un effet de masse. À cause de cette différence, une absorption sélective d’énergie est possible.
vibration antisymétrique des liaisons
(vibration v 3) dans la molécule UF6 (figure 4) :
En général une transition entre niveaux vibrationnels est associée à une transition entre niveaux rotationnels (transition ro-vibrationnelle) et (ou) électronique (transition ro-vibronique).
HAUT DE PAGE2.2 Différentes variantes utilisées
La façon la plus courante de séparer les molécules excitées sélectivement est la dissociation de la molécule. Ainsi, dans le cas de l’hexafluorure d’uranium, la réaction de dissociation s’écrit :
UF5 est, à la température ambiante, une poudre qui peut facilement être séparée de la phase gazeuse. Le fluor atomique se recombine pour former la molécule F2.
La dissociation des molécules requiert une énergie de l’ordre de 4 à 6 eV. Elle peut être réalisée par plusieurs moyens (figure 5) :
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une excitation directe d’un niveau vibronique métastable (prédissociation) à partir du niveau de base (transition située dans l’ultraviolet) (schéma
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Séparation par dissociation de la molécule UF6
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CORLISS (C.H.) - * - J. of Research of the NBS – 80A (1) (1976).
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(2) - COHEN-TANNOUDJI (C.), DIU (B.), LALOË (F.) - Mécanique quantique II - , complément DXI p. 1131-1137, Hermann (1973).
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(4) - NOMARU (K.), IZAWA (Y.) - * - Jpn. J. Appl. Phys., 36, p. 2386-2393 (1997).
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(5) - BORDIER (G.), LOMPRÉ (L.A.), MOREY (J.M.), PETIT (A.) - CD proceedings conf. GLOBAL 2001 - . Paris (septembre 2001).
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(6) - ALEXANDRE (M.), CLERC (M.), GAGNON (R.), GILBERT (M.), ISNARD (P.), NECTOUX (P.), RIGNY (P.), WEULERSSE (J.M.) - * - Journal de Chimie physique, 80, no 4, p. 331-337 (1983).
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