Transformation isotopique de l'uranium

Qu'est-ce qu'un isotope?

La nature d’un atome est déterminée par le nombre de protons contenus dans son noyau, de 1 pour l’hydrogène à 92 pour l’uranium. Ses propriétés physico-chimiques en dépendent largement. Aussi, les atomes sont-ils classés suivant ce nombre, appelé le numéro atomique.

Deux atomes qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons, sont  appelés isotopes de l’élément. Par exemple, l’U 235 et l’U 238 sont deux isotopes de l’uranium, ils comportent tous deux 92 protons, mais l’U 235 possède 143 neutrons et l’U 238 146 neutrons.Les isotopes peuvent être présents à l’état naturel ou bien être créés de manière artificielle par l’homme.

Ils peuvent avoir aussi des propriétés physiques différentes. Par exemple, l’hydrogène (1 proton) n'est pas radioactif. Son isotope appelé deutérium (1 proton + 1 neutron) ne l'est pas non plus, mais son autre isotope, le tritium (1 proton + 2 neutrons) l'est.
Les isotopes conservent les propriétés chimiques de l'élément.

Augmenter la teneur en uranium 235 de l'uranium naturel

Parmi les deux isotopes de l'uranium naturel, l'uranium 238 et l'uranium 235, seul ce dernier  est fissile et utilisable dans les réacteurs nucléaires. L'uranium 235 est présent à hauteur de 0,7% dans l'uranium naturel, cette teneur est insuffisante pour permettre la réactivité du combustible nécessaire au fonctionnement des réacteurs nucléaires.

L'enrichissement consiste donc à augmenter la teneur en uranium 235 de l'uranium naturel à un niveau compris entre 3 et 5 % pour permettre une réactivité du combustible adaptée au besoin des réacteurs.

A partir de l'hexafluorure d’uranium (UF₆), provenant de COMURHEX Pierrelatte, l'usine d'enrichissement par séparation isotopique produit de :

• l'uranium enrichi avec une teneur en uranium 235 portée à un niveau de 3 à 5%, selon les demandes des clients. L'uranium enrichi est utilisé par 90 % des réacteurs nucléaires en fonctionnement dans le monde aujourd'hui.

• l'uranium appauvri, dont la teneur en uranium 235 est comprise entre 0,2 et 0,5 %. Il sera transformé en oxyde d'uranium (U30₈) pour pouvoir être entreposé en toute sécurité. Il  constitue une réserve de matières énergétiques. Cette opération, appelée "défluroation" est effectuée par la BU Chimie.

Les deux procédés d'enrichissement actuellement exploités à l'échelle industrielle dans le monde sont la diffusion gazeuse et la centrifugation.