FR2626786A1

FR2626786A1 - Process and device for isotope separation of natural uranium

Info

Publication number: FR2626786A1
Application number: FR7917388A
Authority: FR
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1979-07-04
Filing date: 1979-07-04
Publication date: 1989-08-11
Anticipated expiration: 1999-07-04
Also published as: IT8068028A0; FR2626786B1

Abstract

Process for isotope separation of natural uranium and a device for making use of this process. A gas mixture comprising a uranium compound is subjected to an adiabatic decompression through a slit with a width of between 0.5 mm and 1 mm, made in a thin wall, and the as yet uncondensed compound is irradiated with a beam of coherent light. Application to the isotope separation of natural uranium.

Description

L'invention concerne un procédé de séparation isotopique de l'uranium naturel ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ou procédé
L'invention se rapporte plus particulierement à la séparation isotopique de l'uranium realisse par reaction photochimique en irradiant au moyen d'un ou de plusieurs faisceaux laser un me lange gazeux comprenant un composé d'uranium, ce mélange ayant suhi auparavant une détente adiabatique au travers d'une ente formee dans une paroi mince
Dans les procédés et les dispositifs de separa- tion isotopique de ce type connus, pour que la réaction photoohimique provoquez par les faisceaux laser s'effectue de façon sélective sur les isotopes de l'uranium, il est nécessaire de disposer d'un composé dont les isotopes pre- sentent des spectres d'aborption différents.Un composé répondant particulièrement bien à cette exigence est l'hexafluorure d'uranium UF6.Cependant, à température ambiante, les différences entre les spectres d'absorption des isotopes sont en partie masquées, car les niveaux excités sont alors plus peuplés que le niveau fondamentals C'est la raison pour laquelle la température du composé est généralement abaissée en-dessous de 1004K, afin que la majorité des molécules se trouve A l'état fondamental Ainsi, la température peut être abaissée en provoquant une détente rapide du mélange gazeux au travers d'une tuyere convergente-divergente ou au travers d'une fente réalisée dans une paroi mince, le composé d'ura- nium gazeux étant de préférence mélangé à un gaz porteur monoatomique tel que l'hélium.The invention relates to a process for the isotopic separation of natural uranium and to a device for carrying out the method
The invention relates more particularly to the isotopic separation of the uranium produced by photochemical reaction by irradiating with one or more laser beams a gaseous mixture comprising a uranium compound, this mixture having previously undergone adiabatic expansion. through an ente formed into a thin wall
In known isotopic separation methods and devices of this type, in order for the photohymic reaction caused by the laser beams to be carried out selectively on the isotopes of uranium, it is necessary to have a compound of which the isotopes have different absorption spectra. A compound that meets this requirement particularly well is uranium hexafluoride UF6. However, at room temperature, the differences between the absorption spectra of the isotopes are partly masked, because the excited levels are then more populated than the fundamental level This is the reason why the temperature of the compound is generally lowered below 1004K, so that the majority of the molecules are in the ground state Thus, the temperature can to be lowered by causing a rapid expansion of the gas mixture through a convergent-divergent nozzle or through a slot made in one by and preferably, the gaseous uranium compound is preferably mixed with a monoatomic carrier gas such as helium.

Un a représenté de façon schématique sur la figure
I des dessins annexés, une fente 10, de largeur d, réalisée dans une paroi mince 12, au travers de laquelle passe un composé d'uranium gazeux tel que de exafluorure d'uranium
UF6, mélangé a un gaz porteur-monoatomique tel que l'hélium, la pression en amont de la paroi 2 ayant pour valeur P0. On a également représenté en 14 la zone dans laquelle le mélange gazeux refroidi est irradié par un ou plusieurs faisceaux laser, cette zone étant de section oiroulaire, de diametre
Ex et son centre étant espacé d'une distance x de la paroi 12. One represented schematically in the figure
I of the accompanying drawings, a slot 10, of width d, made in a thin wall 12, through which passes a gaseous uranium compound such as uranium exfluoride
UF6, mixed with a monoatomic carrier gas such as helium, the pressure upstream of the wall 2 having the value P0. The zone in which the cooled gaseous mixture is irradiated by one or more laser beams is also represented at 14, this zone being of oiroulaire section, of diameter
Ex and its center being spaced a distance x from the wall 12.

La présente invention a pour ohjet un procédé de séparation de l'uranium naturel du type défini précédemment, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, dans lesquels la largeur d de la fente réalisée dans la paroi et, incidemment, la valeur de la pression P0 en amont de cette paroi, sont déterminées pour que la concentration en composé d'uranium gazeux dans la zone irradiée par le laser soit aussi grande que possible, de façon a obtenir un rendement isotope que aussi élevé que possible. The subject of the present invention is a method for separating natural uranium of the type defined above, as well as a device for carrying out this method, in which the width d of the slit produced in the wall and, incidentally, the value of the pressure P 0 upstream of this wall, are determined so that the concentration of uranium compound gas in the laser irradiated zone is as large as possible, so as to obtain an isotope yield as high as possible.

Afin de parvenir à ce résultat, et conformément a la présente invention, les trois conditions suivantes doivent être remplies simultanément : la concentration et la température doivent être sensiblement
uniformes dans le volume du mélange gazeux refroidi, soumis
à l'irradiation laser, les conditions de la détente doivent être telles que les
molécules du composé d'uranium gazeux tel que l'hex-afluo-
rure d'uranium UFs, soient portées dans leur état vibra-
tionnel fondamental.In order to achieve this result, and in accordance with the present invention, the following three conditions must be met simultaneously: the concentration and the temperature must be substantially
uniform in the volume of cooled gas mixture, subject
laser irradiation, the conditions of relaxation must be such that the
molecules of the gaseous uranium compound such as hexafluoride
UFs, are carried in their vibratory state
fundamentally

la concentration du composant actif tel que l'hexafluorure
d'uranium doit être aussi élevée que possible à l'tinté
rieur du volume d'irradiation tout en évitant le phénomène
de condensation.the concentration of the active component such as hexafluoride
Uranium should be as high as possible to the tinted
the volume of irradiation while avoiding the phenomenon
condensation.

Ces trois conditions conduisent à l'établissement de certaines relations entre les parametres du dispositif repré- sente schématiquement sur la figure 1. These three conditions lead to the establishment of certain relationships between the parameters of the device diagrammatically represented in FIG.

Ainsi, la premier des conditions énoncées ci--dessus, impose que la distance x soit grande par rapport au diamètre Ax du volume d'irradiation. Or > - on doit -considerer, d'une part, qu'il n'est pas possible de rendre la zone irradiée par le laser aussi petite que l'on veut, la valeur de #x étant en fait au moins égale a Q,Smm, et, d'autre part, que la valeur du rapport de la distance x sur la largeur de fente d est fixée de façon connue par la température à atteindre, la valeur de ce rapport étant par exemple sensiblement égale à 3,5 lorsque la température à atteindre est de 70 K. La prise an compte de ces deux facteurs impose une première condition concernant la largeur de fente d, qui doit être supérieure à une certanne limite à laquelle correspond une valeur de x accepta ble. Cette limite est donnée par la relation suivante
d # 0,3mm (1)
La se con de condition est liée au nombre de colli- sions que subit la molécule active au cours de la détente.Thus, the first of the conditions stated above, imposes that the distance x is large compared to the diameter Ax of the irradiation volume. However, we must consider, on the one hand, that it is not possible to make the zone irradiated by the laser as small as we want, the value of # x being in fact at least equal to Q , Smm, and, on the other hand, that the value of the ratio of the distance x over the slot width d is set in known manner by the temperature to be reached, the value of this ratio being for example substantially equal to 3.5 when the temperature to be reached is 70 K. The taking into account of these two factors imposes a first condition on the slot width d, which must be greater than a limit certanne which corresponds to an acceptable value of x. This limit is given by the following relationship
0.3mm (1)
The condition con is related to the number of collisions that the active molecule undergoes during the relaxation.

Il faut que le gaz subisse assez de collisions pour se refroidir, ce qui se traduit par une condition sur la valeur du paramètre 5, défini par le produit de la pression amont par la largeur de fente d
S = Pod b lbar x mm t2)
On notera que cette relation (Z) évolue avec la température à atteindre, notamment dans le domaine des très basses températures. Cependant * cette relation peut être considérée comme exaete dans le domaine de température situé entre 704K et 60 K, dans lequel on se situe conformément à la présente invention. Ce domaine correspond en effet a des températures suffisamment basses pour que la majorité des molécules se trouve dans l'état vibrationnel fondamental b l'intérieur de la zone soumise à l'irradietion laser, ces températures étant cependant suffisamment élevées poflr ne pas pénaliser le procédé, Ainsi. lorsque le composant actif est de l'hexafluorure d'uranium, 15 des molécules se trouvent dans l'état fondamental à 70 K et 85% des molécules se trouvent dans cet état à 60 K. The gas must undergo enough collisions to cool, which results in a condition on the value of parameter 5, defined by the product of the upstream pressure by the slot width d
S = Pod b lbar x mm t2)
It will be noted that this relationship (Z) changes with the temperature to be reached, particularly in the field of very low temperatures. However, this relationship can be considered as being within the temperature range of 704 K to 60 K, where it is in accordance with the present invention. This area corresponds to temperatures sufficiently low that the majority of the molecules are in the fundamental vibrational state b inside the zone subjected to the laser irradiation, these temperatures being however sufficiently high so as not to penalize the process , So. when the active component is uranium hexafluoride, molecules are in the ground state at 70 K and 85% of the molecules are in this state at 60 K.

Il faut également que les conditions d'écoule
ment du mélange gazeux a l'intérieur de la fente assurent
le maintien de l'homogénéité de ce mélange Lorsque
la température que l'on désire atteindre et la composition
du mélange gazeux sont connues, cette condition se traduit par une autre relation concernant le paramètre S.Ainsi,
lorsque le gaz porteur est constitue par de l'hélium, celui-
ci étant mélangé a 1% de gaz actif constitué par de
l'hexafluorure d'uranium UF, et lorsque la température es
comprise entre 70 K et 60 C, cette relation est la suivant :
S = P0d # 1,5 bar x mm (3)
Dans le domaine de températures choisi, on constate
donc que la condition imposée par la relation ls3 est prédo- minante par rapport a la condition imposée par la relation (2),
de telle sorte que. cette derniere ne sera pas prise en compte,
dans la suite de l'exposé.It is also necessary that the conditions of flow
gaseous mixture inside the slot ensure
maintaining the homogeneity of this mixture when
the temperature you want to reach and the composition
gaseous mixture are known, this condition results in another relation concerning the parameter S.Thus,
when the carrier gas is constituted by helium,
being mixed with 1% of active gas consisting of
uranium hexafluoride UF, and when the temperature is
between 70 K and 60 C, this relationship is as follows:
S = P0d # 1.5 bar x mm (3)
In the chosen temperature range,
therefore the condition imposed by the relation ls3 is predominant with respect to the condition imposed by relation (2),
in such a way that. the latter will not be taken into account,
in the rest of the presentation.

Enfin, la troisième condition définie précédemment,
qui concerne la nécessité d'éviter la condensation du compo
sant actif, se justifie par le fait que la pression de ce
composant tel,que l'hexafluorure d'uranium UF6 dans la zone
d'irradiation est très supérieure å ce que serait sa tension
de vapeur a la même température. il y a donc compétition entre la vitess de refroidissement et la vitesse de condensation
du composant actif. Ainsi, lorsque le gaz porteur est cons- titué par de l'hélium contenant 1% d'hexafluorure d'uranium UFBS on a déterminé expérimentalement que cette condition se
traduit par les, relations suivantes ::

Finally, the third condition defined above,
concerning the need to avoid condensation of the compound
active, is justified by the fact that the pressure of this
component such as uranium hexafluoride UF6 in the area
of irradiation is much greater than what would be its voltage
steam at the same temperature. so there is competition between the cooling speed and the speed of condensation
active component. Thus, when the carrier gas is constituted by helium containing 1% uranium hexafluoride UFBS, it has been experimentally determined that this condition is
translated by the following relations:

0n remarquera que ces relattona, obtenues lorsque la détente est réalisée a travers une fente formée dans une paroi mince, diffèrent des relations obtenues lorsque la détente est réalisée au travers d'une tuyère divergente convergente X ces derniers relations imposent à température et à largeur de fente ou de eal comparables, des valeurs de la pression amont P0 inférieures. Par exemple a 60 K, la pression P0 utilisable avec une tuyere convergente-diver- gente devrait être environ quatre fois plus faible pour éviter la condensation que la pression P0 utilisable avec une fente. It will be noted that these relationships, obtained when the relaxation is carried out through a slot formed in a thin wall, differ from the relations obtained when the expansion is carried out through a converging divergent nozzle X. These latter relationships impose a temperature and a width of Slot or eal comparable, values of the upstream pressure P0 lower. For example at 60 K, the pressure P0 usable with a convergent-divergent nozzle should be about four times lower to avoid condensation than the pressure P0 usable with a slot.

Les valeurs limites imposées par les relations C17 > (3), (4') et (4") one été traduites sous forme de courbes sur la figure 2 des dessins annexés, sur laquelle on a porté en abscisse la largeur de fente d, exprimée en mm, et en ordonnée la pression Pu en amont de la paroi 12, exprimée en bar.Les inégalités exprimées par les différentes relations ont été schématisées en hachurant sur la figure 2 les zones exclues par ces inégalités. Il apparaît ainsi, en examinant la figura 2, que la relation (1) n'a pas d'incidence sur la détermina- tion des valeurs optimales de d et de Pa, alors qu'au contrai- re, les courbes représentatives des conditions limites impo sées par les relations t3) et (4'3 (4") conduisent à déter- miner deux points singuliers désignés par A70 et A60 sur la figure. Ces points singuliers A70 et A60 correspondent aux intersections de chacune des courbes (4') et (4") avec la courbe (3).Ils font apparaître les valeurs maxima de la pression Pu en amont de la paroi mince admissibles en tenant compte des zones d'exclusion, selon que la température que l'on désire atteindre est de 70 K ou de 60 K. Ces points déterminent donc les valeurs de la pression PO et de la largeur de fente d correspondant au maximum de concentration d'hexafluorure d'uranium UF, admissible. Cès valeurs sont les suivantes t - à 705K : d = 0,5 mm et Po = 3 bars (A70), - à 60 K : d = 1 mm et P0 = 1;5 bar (A60). The limit values imposed by the relations C17> (3), (4 ') and (4 ") have been translated in the form of curves in FIG. 2 of the attached drawings, on which the slot width d has been plotted on the abscissa. expressed in mm, and in ordinate the pressure Pu upstream of the wall 12, expressed in bar.Les inequalities expressed by the different relations have been schematized by hatching in figure 2 the zones excluded by these inequalities. In figure 2, the relation (1) does not affect the determination of the optimal values of d and Pa, whereas, on the contrary, the curves representative of the boundary conditions imputed by the relations t3) and (4'3 (4 ") lead to the determination of two singular points designated A70 and A60 in the figure These singular points A70 and A60 correspond to the intersections of each of the curves (4 ') and (4") with the curve (3) .They show the maximum values of the pressure Pu in upstream of the thin wall admissible taking into account the exclusion zones, depending on whether the desired temperature is 70 K or 60 K. These points therefore determine the values of the pressure PO and the slot width d corresponding to the maximum concentration of uranium hexafluoride UF, admissible. These values are as follows: at 705K: d = 0.5 mm and Po = 3 bar (A70), at 60 K: d = 1 mm and P0 = 1, 5 bar (A60).

Sur la base de ce qui pré ce de, l'invention a pour objet un procédé de séparation isotopique de l'uranium naturel
consistant a détendre adiabatiquement un composé d'uranium
gazeux en le faisant passer au travers d'une fente formée
dans une paroi mince, puis a irradier le composé non encore
condensé au moyen d'au moins un faisceau de lumière cohe-
rente, caractérisé en oe que la largeur de la fente est
comprise entre 0,5 mm et 1 mm.On the basis of the foregoing, the subject of the invention is a process for the isotopic separation of natural uranium.
consisting of adiabatically relaxing a uranium compound
gaseous by passing it through a formed slot
in a thin wall, then irradiate the compound not yet
condensed by means of at least one coherent light beam
rent, characterized in that the width of the slot is
between 0.5 mm and 1 mm.

Selan une autre caractéristique de l'invention,
la valeur de la .pression du compose d'uranium gazeux est
déterminée en fonction de la largeur de la fente, de telle
sorte que le produit de la pression, exprimée en bars, par
la largeur de la fente, exprimée en mm, soit sensiblement
égal a 1,5.Selan another feature of the invention,
the value of the .pression of the gaseous uranium compound is
determined according to the width of the slot, such
so that the product of the pressure, expressed in bars, by
the width of the slot, expressed in mm, is substantially
equal to 1.5.

Selon un mode de réelisation particulier de l1in-
vention, le composé d'uranium gazeux est de l'hexafluorure
d'uranium tir6 > et ce composé est mélange à un gaz porteur
monoatomique
L'invention concerne également un dispositif de
séparation isotopique de l'uranium naturel comprenant une
opambre de distribution dans laquelle est reçu un composé
d'uranium gazeux, une chambre de détente séparée de la
chambre de distribution par une paroi mince percée d'au
moins une tente, et au moins une source de lumière cohérente
disposée en vis-a-vis d'une fenêtre ménagée dans la cloison
de la chambre de détente de façon à irradier le composé
pénétrant dans la chambre de détente par ladite fente, ca ractérisé en ce que la largeur de la fente est comprise
entre D,5 mm et a mm,
Selon une caractéristique secondaire de l'invention,
des moyens sont également Rrvus pour établir dans la chambre
de distribution une pression dont la valeur est déterminée en
fonction de la largeur de la fente, le produit de cette pres-
sion, exprimée en bars, par la largeur de la fente, exprimée
en mm, étant sensiblement égel à 1,5.According to a particular embodiment of the invention,
vention, the gaseous uranium compound is hexafluoride
of uranium fired and this compound is mixed with a carrier gas
monoatomique
The invention also relates to a device for
isotopic separation of natural uranium including a
dispensing opambre in which a compound is received
of gaseous uranium, a relaxation chamber separated from the
distribution chamber by a thin wall pierced with
least one tent, and at least one coherent light source
disposed opposite a window in the partition
of the relaxation chamber so as to irradiate the compound
penetrating into the expansion chamber through said slot, which is characterized in that the width of the slot is included
between D, 5 mm and a mm,
According to a secondary characteristic of the invention,
means are also Rrvus to establish in the room
a pressure whose value is determined in
according to the width of the slot, the product of this
expressed in bars by the width of the slot, expressed
in mm, being substantially equal to 1.5.

Conformément à un mode de réalisation particulier
de l'invention, les chambres de détente et de distribution
sont reliées a Une conduite dans laquelle sont disposés des
moyens de pompage assurant la circulation du composé d'uranium
gazeux. According to a particular embodiment
of the invention, the chambers of relaxation and distribution
are connected to a pipe in which are arranged
pumping means ensuring the circulation of the uranium compound
gaseous.

On déorira maintenant, 3 titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention en se référant a la figure 3 des dessins annexês, qui repre- sente un dispositif de séparation isotopique de l'uranium naturel permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. A particular embodiment of the invention will now be given, by way of nonlimiting example, with reference to FIG. 3 of the attached drawings, which represents a device for the isotopic separation of natural uranium making it possible to implement the process according to the invention.

Le dispositif représenté sur la figure 3 comprend une première enceinte haute pression 16, définissant une chambre de distribution 18, une deuxieme enceinte. basse pression 20, définissant une chambre de détente 22, les enceintes 16 et 20 étant séparées par une cloison mince 12 dans laquelle est formée une fente 10 dont la largeur, conformément a l'invention, est de 0,5 mm et dont la langueur est, par exemple, de 20 mm,F l'épaisseur de la 'paroiI2 étant, par exemple, de 1 mm. Une vanne électromagnétique rapide 24 est disposée dans la chambre de distribution la a l'entrée de. The device represented in FIG. 3 comprises a first high pressure enclosure 16, defining a distribution chamber 18, a second enclosure. low pressure 20, defining an expansion chamber 22, the enclosures 16 and 20 being separated by a thin partition 12 in which is formed a slot 10 whose width, according to the invention, is 0.5 mm and whose languor is, for example, 20 mm, the thickness of the wall 12 being, for example, 1 mm. A fast electromagnetic valve 24 is disposed in the dispensing chamber at the inlet of.

la fente 10, de façon à contrôler l'ouverture de celle-ci, par exemple pendant des périodes inférieures ou égales a sms et à une fréquence de 1 Hz.the slot 10, so as to control the opening thereof, for example for periods less than or equal to sms and at a frequency of 1 Hz.

Le dispositif de séparation isotopique selon l'i-n- vention comprend également un ou plusieurs lasers 26 disposés à l'extérieur de l'enceinte 20, chaque laser 26 émettant un faisceau de lumière cohérente 28 traversant. une fenêtre 30 prévue dans la paroi de l'enceinte 20, pour pénétrer dans la chambre de détente 22, afin d'irradier le mange gazeux refroidi issu de la fente 10, a une distance x de celle-ci (fi- gure 1).Le ou les lasers 26 fonctionnent en impulsions, ces impulsions étant synchronisées avec l'ouverture de la vanne électromagnétique 24. Il peut s'agir d'un seul laser infra- rouge ou Si ultraviolet, de deux lasers à infrarouge ou enco-re d'un laser à infrarouge et d'un laser' ultraviolet.A titre d'exemple, les lasers 26 peuvent être au nombre de deux, un premier de ces lasers émettant a la fréquence de la vibration V3 de l'isotope 235 de l'hexafluorure d'uranium des impulsions ayant une énergie d'l mJoule, alors que le second laser émet dans l'ultraviolet, a 28.500 t? , des impulsions de 10 mJouIes, ces deux lasers émettant de façon synchrone à une cadence de lOHz. The isotopic separation device according to i-nvention also comprises one or more lasers 26 disposed outside the chamber 20, each laser 26 emitting a coherent light beam 28 passing through. a window 30 provided in the wall of the enclosure 20, to enter the expansion chamber 22, in order to irradiate the cooled gaseous gas leaving the slot 10, at a distance x thereof (FIG. 1) The laser or lasers 26 operate in pulses, these pulses being synchronized with the opening of the electromagnetic valve 24. It can be a single infra-red laser or ultraviolet Si, two infrared lasers or an infrared laser. For example, the lasers 26 can be two in number, a first of these lasers emitting at the frequency of the vibration V3 of the isotope 235 of the laser. Uranium hexafluoride pulses having an energy of 1 mJoule, while the second laser emits in the ultraviolet at 28,500 t? pulses of 10 m 2, these two lasers emitting synchronously at a rate of 10 Hz.

Le dispositif selon l'invention comprend de plus un circuit 32 mettant en communication les deux chambres 18 et 22, une pompe étanche au gaz corrosif 34 étant disposée dans ce circuit 32 pour assurer la circulation du mélange gazeux, la pompe 34 produisant par exemple, un débit moyen de 30 m3/h à une pression de 1 Jorr. The device according to the invention further comprises a circuit 32 putting in communication the two chambers 18 and 22, a corrosive gas-tight pump 34 being disposed in this circuit 32 to ensure the circulation of the gaseous mixture, the pump 34 producing for example, an average flow rate of 30 m3 / h at a pressure of 1 Jorr.

Un tel dispositif, destiné å enrichir de l'uranium naturel a partir de l'hexafluorure d'uranium -UF6 fonctionne de la façon suivante
Le mélange gazeux, constitué par exemple par 1t d'hexafluorure d'uranium UF r x% d'hydrogène ou d'éthane et (89-x)% d'hélium, est introduit dans la chambre 18 par le circuit 32, le volume de catte chambre étant, par exemple, de 0,1 litre et une pression PO de a bars étant établie dans îa chambre 18 au moyen de la pompe 34, pendant la fermeture de la fente 10 par la vanne électromagnétique 24. Lorsque cette pression est établie, la vanne 24 ouvre la fente 10 pendant une durée maximum de 5ms, de telle sorte que le mélange gazeux contenu dans la chambre ie est expulsé dans la chambre 22 dont le volume est d'environ 200 litres, sous la ferme d'un jet moléculeire ayant subi une détente adiabatique amenant la température du mélange dans la zone d'irra- diation 14 du faisceau laser 26 à 70 K. Dans l'exemple choisi, la surface de la zone 14 est de 0,5- mm , la distance x sépa- rant le centre de cette zone de la paroi 12 étant égale à 1,5mm.Such a device, intended to enrich natural uranium from uranium hexafluoride -UF6 operates as follows
The gaseous mixture, consisting for example of 1t of uranium hexafluoride UF rx% of hydrogen or ethane and (89-x)% of helium, is introduced into the chamber 18 by the circuit 32, the volume of this chamber being, for example, 0.1 liter and a pressure PO of a bar being established in the chamber 18 by means of the pump 34, during the closure of the slot 10 by the electromagnetic valve 24. When this pressure is established , the valve 24 opens the slot 10 for a maximum duration of 5ms, so that the gaseous mixture contained in the chamber ie is expelled into the chamber 22 whose volume is about 200 liters, under the farm of a jet molecule having undergone an adiabatic expansion bringing the temperature of the mixture into the irradiation zone 14 of the laser beam 26 at 70 K. In the example chosen, the area of the zone 14 is 0.5 mm, the distance x separating the center of this zone of the wall 12 being equal to 1.5 mm.

L'irradiation du jet moléculaire issu de la fente 10 par un ou plusieurs faisceaux lasers, permet, par réaction photochimique, de réaliser la séparation isotopique de l'uranium à partir d'un mélange gazeux dont la majorité des molécules -se trouve dans l'état fondamental par suite de la détente adiabatique obtenue grtce à la fente 10. Les produits résultant de cette réaction photochimique peuvent être, soit séparés après l'irradiation par distillation s'il s'agit d'un composé gazeux, soit séparés du gaz par filtration ou décantation dans la chambre de dé- tente 22 s'il s'agit d'un composé solide. Irradiation of the molecular jet from the slot 10 by one or more laser beams, allows, by photochemical reaction, to achieve the isotopic separation of uranium from a gaseous mixture, the majority of the molecules of which are found in the ground state as a result of the adiabatic expansion obtained with the slit 10. The products resulting from this photochemical reaction can be either separated after the irradiation by distillation if it is a gaseous compound, or separated from the gas by filtration or decantation in the storage chamber 22 if it is a solid compound.

Grce au dimensionnement de la fente 10, selon la présente invention ainsi qu l'établissement d'une pression PO dans la chambre 18 en fonction de cette largeur de fente, il est possible d'obtenir un rendement superieur à celui des dispositifs antérieurs connus de ce type. Ainsi, lorsque le dispositif représenté sur la figure 3 est rempli de 20p mg d'hexafluorure d'uranium présentant une teneur isotopique naturelle, le fonctionnement de ce dîsp'oitif dans les conditions qui viennent d'être décrites permet de recueillir 4 mg d'uranium enrichi a 3,5% par heure, ce qui correspond à un rendement photochimique global de lQ%. Thanks to the dimensioning of the slot 10, according to the present invention as well as the establishment of a pressure PO in the chamber 18 as a function of this slit width, it is possible to obtain a higher efficiency than that of the previous known devices of FIG. this type. Thus, when the device represented in FIG. 3 is filled with 20 μg of uranium hexafluoride having a natural isotopic content, the operation of this complex under the conditions which have just been described makes it possible to collect 4 mg of enriched uranium at 3.5% per hour, which corresponds to an overall photochemical yield of 10%.

Claims

The method of isotopic separation of natural uranium consisting in adiabatically relaxing a uranium compound gas in. passing it through a slot formed in a thin wall, then irradiating the compound not yet condensed by means of a coherent beam of light, characterized in that the width of the slot is between 0, 5mm and lmm. 2. Process according to claim 1; characterized in that the value of the pressure of the gaseous uranium compound is determined as a function of the width of the slot, such that the product of the pressure, expressed in bar by the width of the slot, expressed in mm> is substantially equal to 1.5. 3. Process according to claim 1, characterized in that the gaseous uranium compound is uranium hexafluoride UF6, and this compound is mixed with a monoatomic carrier gas. 4. Isotopic separation device for natural uranium, comprising a distribution chamber in which a gaseous uranium compound is received, a decompression chamber separated from the distribution chamber by a thin wall pierced with at least one slot, and at least one coherent light source disposed opposite a window formed in the partition of the expansion chamber, so as to irradiate the compound entering the expansion chamber through said window, characterized in that the width of the debt is between 0, Bmm and 1mm. Its device according to claim 4, characterized in that means are provided for establishing in the distribution chamber a pressure whose value is determined as a function of the width of the slot the product of this pressure, expressed in bar, by the width of the slot, expressed in mm, being substantially equal to 1.5.

6. Device according to any one of re-evendications 4 and 5, characterized in that the expansion chambers and distribution are connected by a pipe in which are arranged pumping means ensuring the circulation of the uranium compound gaseous.