​

Une séparation isotopique… au moyen de lasers

Développé au CEA entre les années 1980 et 2003, le procédé SILVA repose sur une technique de séparation isotopique par laser sur vapeur atomique. En l'occurrence, de l'uranium métallique est vaporisé, puis les atomes d'uranium de l'isotope d'intérêt seulement sont excités par des lasers, pour être ensuite collectés. Ce procédé permet d'enrichir l'uranium naturel en isotope 235 nécessaire dans les centrales nucléaires actuelles.

Le programme avait pris fin suite à un choix stratégique de la filière en faveur du procédé d'ultracentrifugation gazeuse, en raison de sa maturité technologique et de l'utilisation de l'hexafluorure d'uranium comme le procédé précédent, permettant des conserver les usines en amont et en aval de l'étape d'enrichissement de l'uranium.

Le procédé SILVA offre toutefois plusieurs avantages majeurs par rapport à la diffusion gazeuse utilisée pour l'enrichissement de l'uranium naturel, comme une sélectivité élevée sur l'isotope d'intérêt et une consommation énergétique réduite.

Aujourd'hui, ces atouts reprennent tout leur sens pour plusieurs applications.

 Vue d'une enceinte dédiée à la production de vapeur atomique

Des applications déjà prometteuses

Depuis 2020, le procédé a été remis en service dans un laboratoire de l'ISEC (Institut des Sciences et technologies pour une Economie Circulaire des énergies bas carbone) du CEA Marcoule.

Plusieurs projets sont actuellement à l'étude avec cette technologie longtemps mise de côté… mais qui revient aujourd'hui au premier plan.

Valoriser le palladium des déchets nucléaires

Le procédé permet notamment d'envisager la récupération du palladium présent dans les produits de fission des combustibles usés en éliminant l'isotope 107 très radioactif. Ce métal est considéré comme une matière critique pour la transition énergétique, favorisant notamment la réaction d'électrolyse pour la production d'hydrogène.

Cet exemple concret de valorisation de déchets nucléaires en ressource stratégique a été mis en œuvre au travers du projet EPONA (Epuration isotopique du palladium issu du retraitement des combustibles nucléaires usés) dans le cadre de l'appel à projets France 2030 lancé par BPI France (« Solutions innovantes pour la gestion des matières et déchets radioactifs »), avec nos partenaires Orano et Amplitude (fabricant de lasers ultracourts destinés aux secteurs industriels, médicaux et scientifiques).

Une application en médecine nucléaire

Autre domaine d'application : l'enrichissement de l'ytterbium-176.

Cet isotope est le précurseur du lutécium-177, un radio-isotope utilisé en radiopharmacie, notamment pour traiter certaines tumeurs de la prostate.

Aucun procédé industriel existant ne permet la séparation isotopique de quantités d'ytterbium en adéquation avec ce besoin. La technologie laser devient donc une alternative particulièrement intéressante. C'est dans ce contexte qu'Orano s'est rapproché du CEA pour explorer cette piste innovante de production.

À suivre…

Entre valorisation des matières nucléaires et applications médicales, le procédé SILVA pourrait bien ouvrir de nouvelles perspectives dans le diagnostic et le traitement de certaines maladies ainsi que contribuer à notre souveraineté énergétique.

Vue d'un banc optique utilisé pour produire les faisceaux laser