« Cascades » de centrifuges sur un site d'enrichissement d'uranium aux États-Unis. (©Centrus Energy)
Il existe deux principaux procédés pour enrichir de l’uranium en isotope 235 en vue de produire du combustible nucléaire : la diffusion gazeuse et l'ultracentrifugation. Cette dernière technologie met en œuvre un ensemble de centrifugeuses.
Composition et fonctionnement
Une centrifugeuse est une installation visant à séparer l’uranium 235 de l’uranium 238 en faisant tourner de l’hexafluorure d’uranium (UF6) sous forme gazeuse à grande vitesse.
Concrètement, une centrifugeuse est principalement constituée d’un rotor (un cylindre de 1 à 2 m de haut et de 15 à 20 cm de diamètre) qui tourne à très grande vitesse (50 000 à 70 000 tours par minute) et permet la séparation des différents isotopes, grâce à leur différence de masse, au sein du gaz d’hexafluorure d’uranium qui y est introduit.
Les molécules plus lourdes (hexafluorure d’uranium 238) sont projetées vers la périphérie sous l’effet de la force centrifuge tandis que les molécules plus légères (hexafluorure d’uranium 235) restent confinées au centre. Le gaz enrichi en isotope 235 plus léger monte alors en haut du cylindre où il est récupéré (avant de se solidifier dans une station dédiée), la fraction plus lourde enrichie en isotope 238 étant également extraite de la centrifugeuse.
Compte tenu de la très légère différence de masse entre ces molécules (de l’ordre de 1%), il est nécessaire de reproduire cette opération à de très nombreuses reprises. Les centrifugeuses sont donc installées en « cascades » et le gaz passe dans chacune d’entre elles (soit dans des dizaines de milliers de centrifugeuses) en augmentant au fur et à mesure sa teneur en uranium 235 (jusqu’à un niveau de 2% à 5% pour un usage civil, contre 0,7% dans l'uranium naturel).
L’uranium enrichi est ensuite « conditionné sous forme solide dans des emballages pour les transports afin d’entrer dans le circuit de la fabrication du combustible », rappelle Orano.
Des centrifugeuses de plus en plus performantes
L’ultracentrifugation s’impose progressivement depuis que des progrès ont été effectués en matière de résistance des matériaux des centrifugeuses à la fin des années 1990.
L'ultracentrifugation est bien moins énergivore que le procédé de diffusion gazeuse (avec des besoins d'énergie environ 50 fois plus faibles).
Aujourd’hui, ce procédé est notamment employé par Orano dans son usine Georges Besse II (site du Tricastin dans la Drôme), plus grande usine d'enrichissement d'Europe.
Nucléaire iranien et risque de prolifération
Dans l’accord sur le nucléaire iranien conclu en juillet 2015, il était prévu d’abaisser le nombre de centrifugeuses en Iran de près des deux tiers afin de cantonner l’enrichissement à un usage civil.
Le procédé d'ultracentrifugation présente un risque de prolifération à partir du moment où l'enrichissement est poursuivi avec des visées militaires (jusqu'à de l'ordre de 90%).
L'Iran est en particulier accusé ces dernières années de vouloir accéder à l'arme atomique. C'est le motif invoqué par Israël lors de ses attaques de juin 2025, suivies par les frappes américaines visant le site souterrain d'enrichissement d'uranium à Fordo, au sud de Téhéran, et les installations nucléaires à Ispahan et Natanz (centre du pays).
En juin 2025, le directeur général de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) a fait également part de son inquiétude « sur les stocks d'uranium, surtout sur les 400 kg enrichis à 60% », appelant à un retour des inspecteurs de l'AIEA en Iran.
