dans ce topic je donnerai des explications sur l'enrichissement de l'uranium a titre informatif et leurs utilisation au niveau de la recherche ou industriel.
pour expliquer l'uranium a l'etat naturel est constituer a hauteur de 99,3% d'uranium 238 et a 0,7% d'uranium 235.
l'enrichissement consiste a augmenter la par de l'uranium 235 dans le total du combustile nucleaire.
on parle d'uranium legerement enrichi quand le taux de U235 est compris entre 0,9 et 2%
uranium faiblement enrichi quand le taux de U235 est compris entre 2 et 20%
uranium hautement enrichi quand le taux de U235 est compris entre 20 et 80%
uranium e qualité militaire quand le taux de U235 est compris entre 80 et 99%.
tout les procédés d'enrichissement d'uranium nécessitent de rendre l'uranium a l'etat gazeux sous forme de UF6 hexaflurorue d'uranium.
L'Enrichissement de l'Uranium
Re: ENRICHISSEMENT DE L'URANIUM
enrichissement par CALUTRON
calutron pour california university tron, est le premier procédé d'enrichissement d'uranium appliquer de façon industrielle, développer par le physicien ernest orlando lawrance enseignant a la california university dans le cadre du projet manhatan.
le principe de cette technologie consiste a injecter de l'uranium naturel sous forme gazeuze et ioniser dans une chambre sous vide et soumis a un puissant champ magnetique poussant a la separation des isotopes de U235 de U238, l'uranium 235 etant plus leger est caputer dans un reseptacle inferieur a celui recevant l'uranium 238.
la premiere usine d'enrichissement d'uranium utilisant le cautron fut l'usine Y12 a oak ridge dans le tenesse, cette usine fournira tout l"uranium enrichi qui fut utiliser dans la bombe A a l'uranium little boy larguer sur hiroshima.
a partir de 1949 le procédé d'enrichssement par calutron fut abondonner au usa au profit de la diffusion gazeuze plus efficace et moins consomatrice en energie electrique.
la france utilisa cette technologie dans les années 50 pour son programme nucleaire avant de l'abondonner aussi au profit de la diffusion gazeuze.
l'inde developpa une petite usine d'enrichissement par calutron dans les annees 70 mais abondonna aussi cette technologie.
l'irak tenta aussi de fabriquer des calutron dans les annees 70 et 80 mais le projet fut abondonné en meme temps que tout le programme nucleaire apres la destruction du reacteur osirak.
calutron pour california university tron, est le premier procédé d'enrichissement d'uranium appliquer de façon industrielle, développer par le physicien ernest orlando lawrance enseignant a la california university dans le cadre du projet manhatan.
le principe de cette technologie consiste a injecter de l'uranium naturel sous forme gazeuze et ioniser dans une chambre sous vide et soumis a un puissant champ magnetique poussant a la separation des isotopes de U235 de U238, l'uranium 235 etant plus leger est caputer dans un reseptacle inferieur a celui recevant l'uranium 238.
la premiere usine d'enrichissement d'uranium utilisant le cautron fut l'usine Y12 a oak ridge dans le tenesse, cette usine fournira tout l"uranium enrichi qui fut utiliser dans la bombe A a l'uranium little boy larguer sur hiroshima.
a partir de 1949 le procédé d'enrichssement par calutron fut abondonner au usa au profit de la diffusion gazeuze plus efficace et moins consomatrice en energie electrique.
la france utilisa cette technologie dans les années 50 pour son programme nucleaire avant de l'abondonner aussi au profit de la diffusion gazeuze.
l'inde developpa une petite usine d'enrichissement par calutron dans les annees 70 mais abondonna aussi cette technologie.
l'irak tenta aussi de fabriquer des calutron dans les annees 70 et 80 mais le projet fut abondonné en meme temps que tout le programme nucleaire apres la destruction du reacteur osirak.
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Re: ENRICHISSEMENT DE L'URANIUM
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Re: ENRICHISSEMENT DE L'URANIUM
DIFFUSION GAZEUZE:
ce procédé d'enrichissement d'uranium fut theoriser dans les années 30, les britaniques seront les premiers a produire les premiers diffuseur gazeux en 1940 dans le cadre de leurs programme nucleaire TUBE ALLOY, par la firme britannique METROPOLITAN VCKERS, ce sera la principale contribution britannique au projet manhatan.
les americains continueront a travailler sur cette technologie et ils mirent en service la premiere usne d'enrichissement d'uranium par diffusion gazeuze en mars 1945 la K25 a oak ridge dans le tenesse, après la guerre 4 autres usines seront construite ce qui fera des usa le plus gros producteur d'uranium enrichi au monde.
la france developpa aussi sa premiere usine d'enrichissement d'uranium par diffusion gazeuze en 1960 a pierrelatte pour son programme nucleaire militaire, par la suite elle construira l'usine george besse1 en 1979 pour produire de l'uranium enrichi pour les reacteur nucleaire civil francais et europeen, cette usine fut fermer en 2012.
ce procédé consiste a injecter de l'uranium sous forme gazeuze dans un tube cintré percé de millions de petit trou a l'echelle du nanometre (entre 10 et 25nm), pour permettre la separation de l'uranium 235 plus leger de l'uranium 238 plus lourd.
les diffuseurs etant installer en cascade l'uranium enrichi est injecter a l'etage superieur pour etre plus enrichi, tandis que l'uranium appauvri est injecter a l'etage inferieur? a l'echelle industrielle les diffuseurs gazeux ont des tailles immense entre 20 a 25 de haut, ce procédé tres consomateur d'energie est actuellement abondonné au profit de l'ultracentrifugation.
aujourd'hui seul les usa maintiennent des usine d'enrichissement a diffusion gazeuze.
ce procédé d'enrichissement d'uranium fut theoriser dans les années 30, les britaniques seront les premiers a produire les premiers diffuseur gazeux en 1940 dans le cadre de leurs programme nucleaire TUBE ALLOY, par la firme britannique METROPOLITAN VCKERS, ce sera la principale contribution britannique au projet manhatan.
les americains continueront a travailler sur cette technologie et ils mirent en service la premiere usne d'enrichissement d'uranium par diffusion gazeuze en mars 1945 la K25 a oak ridge dans le tenesse, après la guerre 4 autres usines seront construite ce qui fera des usa le plus gros producteur d'uranium enrichi au monde.
la france developpa aussi sa premiere usine d'enrichissement d'uranium par diffusion gazeuze en 1960 a pierrelatte pour son programme nucleaire militaire, par la suite elle construira l'usine george besse1 en 1979 pour produire de l'uranium enrichi pour les reacteur nucleaire civil francais et europeen, cette usine fut fermer en 2012.
ce procédé consiste a injecter de l'uranium sous forme gazeuze dans un tube cintré percé de millions de petit trou a l'echelle du nanometre (entre 10 et 25nm), pour permettre la separation de l'uranium 235 plus leger de l'uranium 238 plus lourd.
les diffuseurs etant installer en cascade l'uranium enrichi est injecter a l'etage superieur pour etre plus enrichi, tandis que l'uranium appauvri est injecter a l'etage inferieur? a l'echelle industrielle les diffuseurs gazeux ont des tailles immense entre 20 a 25 de haut, ce procédé tres consomateur d'energie est actuellement abondonné au profit de l'ultracentrifugation.
aujourd'hui seul les usa maintiennent des usine d'enrichissement a diffusion gazeuze.
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Re: L'Enrichissement de l'Uranium
ENRICHISSEMENT PAR ULTRACENTRIFUGATION:
ce procédé d'enrichissement est actuellement le plus utilisé au niveau mondial, a l'origine il a été développer par les soviétiques dans le cadre de leurs programme nucléaire a la fin des années 40 début 50 avec l'aide de scientifiques allemands et autrichiens, il développeront les centrifugeuses kamenev.
par la suite l'un de ces scientifiques l'autrichien GERNOT ZIPPE retourner dans son pays en 1956, avait réussi a garder en mémoire les détails technique de ce type de centrifugeuses malgré la confiscation de ces notes, et réussira a en produire une avec l'aide de l'université de virginie et créeront la première centrifugeuse type ZIPPE, malgré les propositions des usa, il préférera offrir le design aux pays occidentaux.
par la suite l'allemagne les pays bas et l'anglettre s'uniront pour produire les centrifugeuses et enrichir l'uranium dans le cadre de l'entreprise URENCO.
le pakistanais abdulkadir khan travailla au sein d'urenco dans les années 70 et obtiendra les documents et les données necessaire pour les produire localement au pakistan, et permettre a son pays de devenir une puissance nucléaire.
il vendra aussi cette technologie a plusieurs pays dont la libye l'iran et la coree du nord et la chine qui réussiront a enrichir l'uranium avec ce procédé beaucoup moins énergivore que les autres procédés, a capacité égale une usine d'enrichissement par ultracentrifugation consomme 60 fois moins d’énergie pour son fonctionnement par rapport a une usine d'enrichissement par diffusion gazeuse.
la france s'est lancer dans l'enrichissement par ultracentrifugation a partir de 2012 après la signature d'un accord d'association avec URENCO.
la russie est actuellement le plus gros producteur mondial d'uranium enrichi par ultracentrifugation.
la japon et l'inde ont réussi a développer leurs propre centrifugeuses pour leurs besoins propres, pour le japon au profit de leurs réacteurs nucléaire et l'inde pour faire fonctionner les réacteur nucléaire de leurs sous marin.
le bresil a ouvert en 2006 son usine d'enrichissement d'uranium a resende prés de rio de janiero avec l'aide siemens pour assurer le combustible de ces deux réacteur nucléaire, l'usine a connu un agrandissement en 2018 pour fournir de l'uranium enrichi pour leurs futur flotte de sous marin nucléaire.
la corée du sud du fait d'un accord signé avec les usa en 1976 n'a pas le droit de disposer de capacités d'enrichissement a l’échelle industrielle mais uniquement a l’échelle de laboratoire a des fin de recherche.
le principe de fonctionnement de l'enrichissement par ultracentrifugation, consiste a injecter l'uranium naturel sous forme gazeuse UF6 dans une centrifugeuse, tournant a une vitesse au alentour de 90000 tour par minutes, la très grandes vitesse sépare les isotope de U235 des U238, le U238 plus lourd se dépose en bas de la centrifugeuse, et le U235 plus léger se concentre en haut, par la suite chacun des deux isotopes sont aspirer par des tuyaux le U235 est envoyer dans la centrifugeuse suivante, tandis que le U238 est envoyer dans la centrifugeuse précédente selon le même principe de cascade utiliser dans la diffusion gazeuse.
les première generation de centrifugeuses utilisait des rotors en aluminium, toute fois ce métal a été abandonné au profit de l'acier maraging plus résistant a la fatigue, les usa surveille de très prés le commerce mondial de cet acier, actuellement les dernière génération de centrifugeuses utilisent des rotors en fibre de carbone.
ce procédé d'enrichissement est actuellement le plus utilisé au niveau mondial, a l'origine il a été développer par les soviétiques dans le cadre de leurs programme nucléaire a la fin des années 40 début 50 avec l'aide de scientifiques allemands et autrichiens, il développeront les centrifugeuses kamenev.
par la suite l'un de ces scientifiques l'autrichien GERNOT ZIPPE retourner dans son pays en 1956, avait réussi a garder en mémoire les détails technique de ce type de centrifugeuses malgré la confiscation de ces notes, et réussira a en produire une avec l'aide de l'université de virginie et créeront la première centrifugeuse type ZIPPE, malgré les propositions des usa, il préférera offrir le design aux pays occidentaux.
par la suite l'allemagne les pays bas et l'anglettre s'uniront pour produire les centrifugeuses et enrichir l'uranium dans le cadre de l'entreprise URENCO.
le pakistanais abdulkadir khan travailla au sein d'urenco dans les années 70 et obtiendra les documents et les données necessaire pour les produire localement au pakistan, et permettre a son pays de devenir une puissance nucléaire.
il vendra aussi cette technologie a plusieurs pays dont la libye l'iran et la coree du nord et la chine qui réussiront a enrichir l'uranium avec ce procédé beaucoup moins énergivore que les autres procédés, a capacité égale une usine d'enrichissement par ultracentrifugation consomme 60 fois moins d’énergie pour son fonctionnement par rapport a une usine d'enrichissement par diffusion gazeuse.
la france s'est lancer dans l'enrichissement par ultracentrifugation a partir de 2012 après la signature d'un accord d'association avec URENCO.
la russie est actuellement le plus gros producteur mondial d'uranium enrichi par ultracentrifugation.
la japon et l'inde ont réussi a développer leurs propre centrifugeuses pour leurs besoins propres, pour le japon au profit de leurs réacteurs nucléaire et l'inde pour faire fonctionner les réacteur nucléaire de leurs sous marin.
le bresil a ouvert en 2006 son usine d'enrichissement d'uranium a resende prés de rio de janiero avec l'aide siemens pour assurer le combustible de ces deux réacteur nucléaire, l'usine a connu un agrandissement en 2018 pour fournir de l'uranium enrichi pour leurs futur flotte de sous marin nucléaire.
la corée du sud du fait d'un accord signé avec les usa en 1976 n'a pas le droit de disposer de capacités d'enrichissement a l’échelle industrielle mais uniquement a l’échelle de laboratoire a des fin de recherche.
le principe de fonctionnement de l'enrichissement par ultracentrifugation, consiste a injecter l'uranium naturel sous forme gazeuse UF6 dans une centrifugeuse, tournant a une vitesse au alentour de 90000 tour par minutes, la très grandes vitesse sépare les isotope de U235 des U238, le U238 plus lourd se dépose en bas de la centrifugeuse, et le U235 plus léger se concentre en haut, par la suite chacun des deux isotopes sont aspirer par des tuyaux le U235 est envoyer dans la centrifugeuse suivante, tandis que le U238 est envoyer dans la centrifugeuse précédente selon le même principe de cascade utiliser dans la diffusion gazeuse.
les première generation de centrifugeuses utilisait des rotors en aluminium, toute fois ce métal a été abandonné au profit de l'acier maraging plus résistant a la fatigue, les usa surveille de très prés le commerce mondial de cet acier, actuellement les dernière génération de centrifugeuses utilisent des rotors en fibre de carbone.
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Re: L'Enrichissement de l'Uranium
ENRICHISSEMENT AERODYNAMIQUE:
ce procédé d'enrichissement a été theoriser par le sovetique Pyotr Kapitsa en 1934, a ete mis en œuvre par les sud africains dans le cadre de leurs programme nucleaire, ce leurs a permis d'obtenir leurs premiere tete nucleaire a uranium hautement enrichi, l'usine d'enrichissement de pelindaba fut finalement fermer le 1fevrier 1990, dans le cadre de l’abandon du programme nucleaire sud africain et la fin de l'apartheid.
le bresil developpa lui aussi ce procédé dans les années 90 mais ils l'ont abondonné au profit de l'enrichissment par ultracentrifugation, la principale raison pour la non exploitation de ce procédé est la tres grosse consomation en energie nécessaire pour obtenir de l'uranium enrichi.
le procédé repose sur l'injection a haute vitesse d'un mélange gazeux cmprenant de l'uranium sous forme de gaz UF6 et de l'helium avec un ratio de 96% d'helium et 4% d'UF6, a l'interieur d'un generateur de vortex de type LIGA ( Lithographie, Galvanoformung, Abformung) soit lithography electroplating molding, la puissance centrifuge du vortex généré pousse a la separation des isotopes de U235 des U238, ce procédé etait aussi tres complexe a realiser notament les canalisation transportant les gaz entre les etages d'enrichissement.
ce procédé d'enrichissement a été theoriser par le sovetique Pyotr Kapitsa en 1934, a ete mis en œuvre par les sud africains dans le cadre de leurs programme nucleaire, ce leurs a permis d'obtenir leurs premiere tete nucleaire a uranium hautement enrichi, l'usine d'enrichissement de pelindaba fut finalement fermer le 1fevrier 1990, dans le cadre de l’abandon du programme nucleaire sud africain et la fin de l'apartheid.
le bresil developpa lui aussi ce procédé dans les années 90 mais ils l'ont abondonné au profit de l'enrichissment par ultracentrifugation, la principale raison pour la non exploitation de ce procédé est la tres grosse consomation en energie nécessaire pour obtenir de l'uranium enrichi.
le procédé repose sur l'injection a haute vitesse d'un mélange gazeux cmprenant de l'uranium sous forme de gaz UF6 et de l'helium avec un ratio de 96% d'helium et 4% d'UF6, a l'interieur d'un generateur de vortex de type LIGA ( Lithographie, Galvanoformung, Abformung) soit lithography electroplating molding, la puissance centrifuge du vortex généré pousse a la separation des isotopes de U235 des U238, ce procédé etait aussi tres complexe a realiser notament les canalisation transportant les gaz entre les etages d'enrichissement.
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Re: L'Enrichissement de l'Uranium
ENRICHISSEMENT PAR DIFFUSION THERMIQUE:
ce procédé d'enrichissement fut développer par le physicien américain Philip Abelson, avec le soutien de l'us navy, en effet ce programme lancer en 1940 etait a l'origine développer par la marine américaine le projet fut par la suite intégrer au projet manhatan, une seule usine d'enrichissement fut réalisé la S50 a oak ridge, l'usine fut finalement ouverte en janvier 1945, elle produira de l'uranium faiblement enrichi au profit de l'usine Y12 utilisant des calutron ainsi que pour l'usine K25 par diffusion gazeuse, l'usine sera finalement fermer le 4 septembre 1945, le procédé fut finalement jugé peut efficient et trop energivore par rapport a la diffusion gazeuse.
le concept de la diffusion thermique consiste a injecter de l'uranium gazeux UF6 dans des colonne haute de 15 mètres a l’intérieur de chaque colonne se trouve trois canaux, le canal intérieur contient de la vapeur d'eau, le canal extérieur contient de l'eau froide et le canal central contient de l'uranium gazeux, la différence de température de diffusion sépare les isotopes de U235 de ceux de U238, qui sortent ensuite par deux canaux différents, ce procédé était très consommateur en énergie électrique surtout pour la production de la vapeur d'eau et de l'eau froide, c'est pour cela qu'elle fut abandonné au profit de la diffusion gazeuse.
ce procédé d'enrichissement fut développer par le physicien américain Philip Abelson, avec le soutien de l'us navy, en effet ce programme lancer en 1940 etait a l'origine développer par la marine américaine le projet fut par la suite intégrer au projet manhatan, une seule usine d'enrichissement fut réalisé la S50 a oak ridge, l'usine fut finalement ouverte en janvier 1945, elle produira de l'uranium faiblement enrichi au profit de l'usine Y12 utilisant des calutron ainsi que pour l'usine K25 par diffusion gazeuse, l'usine sera finalement fermer le 4 septembre 1945, le procédé fut finalement jugé peut efficient et trop energivore par rapport a la diffusion gazeuse.
le concept de la diffusion thermique consiste a injecter de l'uranium gazeux UF6 dans des colonne haute de 15 mètres a l’intérieur de chaque colonne se trouve trois canaux, le canal intérieur contient de la vapeur d'eau, le canal extérieur contient de l'eau froide et le canal central contient de l'uranium gazeux, la différence de température de diffusion sépare les isotopes de U235 de ceux de U238, qui sortent ensuite par deux canaux différents, ce procédé était très consommateur en énergie électrique surtout pour la production de la vapeur d'eau et de l'eau froide, c'est pour cela qu'elle fut abandonné au profit de la diffusion gazeuse.
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Re: L'Enrichissement de l'Uranium
procédé d'enrichissement par laser
il existe plusieurs procédés d'enrichissement par laser, ils ont commencer a être développer a partir des années 70 aux usa japon france, plusieurs autres pays ont aussi entamé des recherches dans le domaine tel la russie l'iran le pakistan l'inde israel, la chine etc..., toutefois a ce jour ces procédés n'ont a ce jour pas atteint la maturité nécessaire pour concurrencer la diffusion gazeuse ou l'ultracentrifugation, du fait d'une trop grosse consommation d’énergie de ces procédés par rapport aux techniques actuelles.
le premier procédé s'appel SILVA pour Séparation isotopique par laser sur vapeur atomique, ce procédé consiste a faire passer un flux d'uranium gazeux UF6 au travers d'un rayon laser calibré sur une fréquence précise a savoir 502,73 qui est la fréquence précise sur laquelle réagi le U235, photon absorbé ionise le U235 qui est ensuite capté par un collecteur, tandis que les atomes de U238 traversent le flux sans être ionisé.
il existe plusieurs procédés d'enrichissement par laser, ils ont commencer a être développer a partir des années 70 aux usa japon france, plusieurs autres pays ont aussi entamé des recherches dans le domaine tel la russie l'iran le pakistan l'inde israel, la chine etc..., toutefois a ce jour ces procédés n'ont a ce jour pas atteint la maturité nécessaire pour concurrencer la diffusion gazeuse ou l'ultracentrifugation, du fait d'une trop grosse consommation d’énergie de ces procédés par rapport aux techniques actuelles.
le premier procédé s'appel SILVA pour Séparation isotopique par laser sur vapeur atomique, ce procédé consiste a faire passer un flux d'uranium gazeux UF6 au travers d'un rayon laser calibré sur une fréquence précise a savoir 502,73 qui est la fréquence précise sur laquelle réagi le U235, photon absorbé ionise le U235 qui est ensuite capté par un collecteur, tandis que les atomes de U238 traversent le flux sans être ionisé.
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Re: L'Enrichissement de l'Uranium
differentes generations de centrifugeuses iranienne, en 2019 ils ont lancer la production de leurs neuvieme generation IR9 les premiere centrifugeuses iranienne les IR1 date du debut des années 2000 copie direct des modeles pakistanais, aujourd'hui l'iran a reussi a fair evoluer ces centrifugeuses et ratrapper son retard technologique par rapport aux modeles utiliser par URENCO et les russes.
pour info actuellement toutes les centrifugeuses utilise l'alliage aluminium 7000 pour le corps des centrifugeuses, les principales differences sont la matieres dans laquelle sont produit les pales soit fibre de verre de carbone ou acier margaging
pour info actuellement toutes les centrifugeuses utilise l'alliage aluminium 7000 pour le corps des centrifugeuses, les principales differences sont la matieres dans laquelle sont produit les pales soit fibre de verre de carbone ou acier margaging
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Re: L'Enrichissement de l'Uranium
concernant le on développement du nucleaire en algerie a ce jour, il est a signaler que pour développer une industrie nucleaire, il est nécessaire de disposer de grosses réserves d'uranium localement au lieu d'en importé, toutefois les gisement découvert en algerie dans les annees 70 et 80, ne sont pas rentable économiquement par rapport au prix actuel de l'uranium sur les marché mondiaux qui tourne autour de 90$ le kg d'uranium, tandis que les gisement decouvert a ce jour en algerie leurs cout d'exploitation tourne entre 150 et 200$ le kg d'uranium, ce qui les rend non viable économiquement, toutefois il est impératif pour l'algerie de lancer de nouvelles campagne de prospection avec les dernières technologie actuelle, qui surement permettront la découverte de gisement viable, il est a rappeler que la dernière grande campagne de prospection en algerie remonte a 1988.
Re: L'Enrichissement de l'Uranium
schéma type d'une cascade d'enrichissement d'uranium
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