Nucléaire: une percée russe pour accroître l'efficacité des centrifugeuses

C'est une première historique: les chercheurs de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI ont rédigé une formule décrivant le pouvoir séparateur d'une centrifugeuse à flux continu pour un mélange binaire, ce qui permettra d'augmenter l'efficacité des installations.

Le leadership de la Russie dans la production mondiale d'uranium enrichi bon marché pour les centrales nucléaires est basé sur des technologies dont le développement a été lancé au milieu du XXe siècle. La méthode moderne d'enrichissement d'uranium par centrifugation gazeuse nécessite 50 fois moins d'énergie que l'ancienne méthode par diffusion gazeuse.

A l'heure actuelle, le coût du combustible d'uranium russe est plusieurs fois inférieur à celui des États-Unis. "Toutefois, pour conserver ce leadership, il faut moderniser en permanence nos technologies", indiquent les chercheurs.

L'enrichissement d'uranium par centrifugation gazeuse repose sur la fission d'isotopes d'uranium dans des champs centrifuges intenses. Il est important pour les scientifiques de déterminer la dépendance entre le pouvoir séparateur optimal des paramètres de la centrifugeuse et le gaz utilisé dans celle-ci. En d'autres termes, les spécialistes doivent comprendre quelles transformations va subir la fission du mélange d'isotopes si l'on change les paramètres de la centrifugeuse — la vitesse de rotation du rotor, sa longueur, son diamètre, etc.

Un groupe de chercheurs de la chaire de physique moléculaire de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI a trouvé une formule décrivant le pouvoir séparateur d'une centrifugeuse optimisée sur plusieurs paramètres. Il est question d'un modèle simplifié: une centrifugeuse à flux direct qui se caractérise par la simplicité de son flux de gaz (le gaz entre d'un côté et ressort de l'autre).

Jusqu'à présent les chercheurs ne disposaient que de l'information expérimentale publiée dans la presse obtenue pour les centrifugeuses à contre-courant russe d'une longueur d'environ 0,5 mètre et n'arrivaient pas à trouver un fondement théorique pour les résultats des expériences connues. De plus, ces résultats étaient directement opposés à la théorie existante.

La formule mise au point pour une simple centrifugeuse à flux continu, de longueur libre et avec un mélange binaire libre, aide les spécialistes à comprendre quelles mesures doivent être entreprises pour que les dispositifs conçus soient les plus efficaces, a déclaré Sergueï Bogovalov, professeur à la chaire de physique moléculaire de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI.

Selon lui, la formule obtenue est applicable pour nettoyer le gaz naturel des impuretés dans les champs centrifuges avec de grandes quantités de gaz acheminé. Les résultats de ce travail ont été publiés dans la prestigieuse revue scientifique Nuclear Engineering and Technology.

"Nous avons compris pourquoi le pouvoir séparateur augmentait comme la vitesse au carré, et non puissance 4 comme on le pensait. La formule nous indique la manière dont il est possible d'influencer la construction pour modifier cette dépendance", explique-t-il à RIA Novosti.

Le chercheur note que la formule obtenue avec une précision jusqu'au coefficient numérique était en accord avec les données expérimentales publiées pour les centrifugeuses à contre-courant.

"Et c'est le plus étonnant car la nature du flux de gaz dans les centrifugeuses à flux continu et à contre-courant est foncièrement différente. On comprend pourquoi la formule obtenue s'accorde si bien avec l'expérience. En outre, nous ne sommes pas encore certains que cette formule soit universelle. Nous étudions également cette question à l'heure actuelle", conclut Sergueï Bogovalov.