Brevet FR2423257A1 — publié le 19791116

L'invention concerne en général la séparation de gaz ayant des poids moléculaires différents, et notamment un procédé et un appareil de séparation de gaz utilisant une membrane à jets. On peut citer, parmi les publications de l'art antérieur ayant trait à ce domaine, les ouvrages suivants Numéro de référence Publications (1)- E. P. Muntz, B. B. Hamel et B. L. Maguire, AIAA J 1651 8, 9, 1970. (2) J. Brook et B. B, Hamel, 7th Rarefied Gas Dynamics Symposium, Piste, 1970. (3) E. P. Muntz et B. L. Maguire, 7th Rarefied Gas Dynamics Symposium, Pise, 1970. (4) J. Brook, B. B. Hamel,E. P. Muntz, 8th Rarefied Gas Dynamics Symposium, Stan ford, 1972. (5) P. A. Tahourdint "Final Report on the Jet Separation Methods," Oxford Rept. N 36, Dr. 694, Claredon Lab. Oxford, Angle terres 1946. (6) E. W. Becker et K. Bier, Z. Naturforschw 9a 975-986, 1954. (7) E. W. Becker, K. Bisera H. Burghoff, O. Hagenat P. Lhose, R. Schuttes P. Turo wski, et F. Ziganw Proc. U.N. Intern. Conf. "Peaceful Uses At. Energy," 2nd Genève, 1958 p/102 4 455-457. (8) E. W. Becker, Proc. Intern. Symp. Iso tope Separationt Amsterdam, 1957, 1958, 560-578. (9 > E. W. Becker in H. London, Ed., "Sepa ration of Isotopes", George Newness Ltd. Londres, 1961, Chap. 9. - (10) P.C. Waterman et S.A. Stern, J Chem. Phys. 31, 405 - 519, 1959. (11) V. Ha Reis et J. B. Fènn, J Chem. Phys. 39, 3240 - 3250, 1963. (12) F. S. Shermanw Phys. Fluids 773, 8, 5 1965. (13) R. Camparague, J Chem. Phys. 1795, 52, 4, 1970. (14) E. P. Muntz, B.B. Hamel et P.B. Scott, Entropie N0 42, 1971. Numéro de référence Publications (15) G. HertzZ.fur#Pliysik#79, 109-121 (1932). (16) C. G. Maier, Mechanical Concentration of Gases - United States Department of the Interior, Bureau of Mines, Bulletin n0 431, 1940. Numéro de référence Brevet des E.U.A. (17) N0 2 607 439 (18) no 3 279 155 (19) n0 3 320 722 (20) n0 3 362 131 (21) n0 3 583 633 (22) n0 3 616 596 (23) Brevet britannique n0 794 834 L'appareil et le procédé de séparation à membranes à jets selon l'invention sont basés sur des phénomènes physiques différents de ceux utilisés dans d'autres appareils de séparation à jets, par exemple les appareils et les procédés décrits dans les références citées ci-dessus. Ces divers appareils et procédés n'ont cependant pas toujours donné satisfaction et n'ont pas permis d'obtenir des résultats constants et réguliers. L'invention concerne un procédé et un appareil de séparation de gaz utilisant une membrane à jets et conçu de manière à ne pas présenter les inconvénients de l'art antérieur L'appareil et le procédé selon l'invention séparent efficacement les molécules d'un gaz léger de celles'un ou de plusieurs gaz lourds,et ils permettent d'atteindre un degré de pureté élevé. Dans le cas de la séparation d'isotopes lourds, plusieurs étages du type décrit peuvent être disposés en cascades afin que l'on obtienne un haut degré d'enrichissement. En particulier, l'invention concerne un procédé de séparation de gaz par membrane à jets, consistant à diriger des jets de gaz sensiblement annulaires dans un mélange gazeux et de préférence à extraire le ou les gaz légers ou les plus légers du mélange gazeux en les faisant passer dans des zones situées au centre des jets sensiblement annulaires. En particulier, le procédé selon l'invention consiste à utiliser une membrane à jets qui sépare une chambre contenant le mélange gazeux d'une chambre destinée à contenir un gaz enrichi avec le ou les gaz légers. Le gaz formant les jets se détend à partir d'orifices au moins sensiblement annulaires qui communiquent avec la chambre mélange gazeux et dans lesquels des sondes d'extraction sont centrées et font communiquer les deux chambres, de manière que le gaz léger ou le plus léger du mélange traverse de préférence la membrane et pénètre ainsi dans les sondes d'extraction afin de passer dans la chambre destinée au ou aux gaz légers ou les plus légers. Le termes'annulaire" utilisé dans le présent mémoire désigne toute ouverture en forme d'anneau, qu'elle soit circulaire, carrée9 rectangulaire ou de toute autre configuration, et même un groupe de fentes disposées de manière que les extrémités du rectangle de 11 ouverture soient supprimées. L'expression "sensiblement annulaire" désigne, dans le mêm#e contexte, toute ouverture en forme d'anneau pouvant présenter de petites interruptions. Le procédé selon l'invention permet de séparer un ou des gaz légers d'un ou de gaz lourds mélangés les uns avec les autres. Ce procédé consiste à diriger les jets de gaz sensiblement annulaires dans le mélange gazeux et à extraire le gaz léger du mélange par des zones situées au centre des jets sensiblement annulaires. Ces jets entourent de préférence en continu les zones centrales et ont des vitesses soit subsoniques soit supersoniques. L'appareil selon l'invention comprend brièvement une première chambre destinée au mélange gazeux, une seconde chambre destinée à recevoir le gaz léger, une membrane à jets qui sépare les chambres et qui présente plusieurs orifices communiquant avec la première chambre, des sondes d'extraction situées dans les orifices et faisant communiquer les chambres, un dispositif alimentant en gaz les orifices afin que ces derniers déchargent ce gaz sous forme de jets dans la première chambre, un dispositif qui alimente la première chambre en mélange gazeux et un dispositif qui décharge le gaz léger de la seconde chambre. L'appareil selon l'invention comporte donc une paroi à membrane à jets qui délimite la première chambre et qui présente des orifices formant les jets, et une seconde paroi espacée de la première paroi citée, délimitant la seconde chambre et portant les sondes d'extraction. L'espace entre les première et seconde parois permet le passage du gaz des jets. Les sondes d'extraction se présentent sous la forme de tubes ou de cônes tubulaires tronqués qui font saillie de la seconde paroi vers les orifices produisant les jets et qui sont alignés sur ces orifices. Les sondes d'extraction peuvent faire saillie à travers les orifices dans la première chambre, ou bien avoir leurs extrémités situées dans le plan des orifices ou en amont de ce plan.Dans une forme de réalisation ayant des orifices et des sondes d'extraction circulaires, le diamètre intérieur des tubes d'extraction peut être compris entre 0,25 et 0X90 fois le diamètre extérieur des orifices dans le cas où les sondes font saillie à travers lesdits orifices. Dans le cas où l'extré- mité des sondes est située un peu en deçà des orifices, le diamètre intérieur des sondes peut être égal au diamètre des orifices ou légèrement supérieur. Les sondes peuvent faire saillie à travers les orifices dans la première chambre sur une distance correspondant, au maximum, à trois fois le diamètre des orifices, ou bien l'extrémité des sondes peut être située en deçà des orifices, à une distance de ces derniers égale au plus à un diamètre d'orifice. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exempl#es nullement limitatifs et sur lesquels - la figure 1 est une coupe schématique verticale de l'appareil de séparation de gaz selon l'invention, destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 2 est une coupe horizontale schématique suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale partielle à échelle agrandie d'un détail de la figure 1 1montrant la conception de la membrane à jets selon l'invention; - la figure 4 est une élévation partielle de la membrane à jets considérée de la droite sur la figure 3; - la figure 5 est une coupe transversale partielle, analogue à celle de la figure 3, montrant une variante de la membrane à jets;; - la figure 6 est une coupe analogue à celle de la figure 5 montrant une autre forme de réalisation de la membrane; - la figure 7 est une élévation partielle d'une forme de réalisation de la membrane présentant une ouverture rectangulaire ou fente; et - les figures 8 et 9 sont des coupes transversales partieles, analogues à celle de la figure 52 montrant d'autres variantes de la membrane à jets selon l'invention. Avant de décrire l'appareil selon l'invention en détail, il convient d'expliquer d'une manière simple le mécanisme de séparation utilisé par le procédé et l'appareil de l'invention. A cet effet, il convient tout d'abord de considérer un exemple simple. Si un faisceau moléculaire constitué de deux espaces 1 et 2 passe à travers un gaz fixe ct une diffusion exponentielle se produit pour chacune des espèces. Les densités du faisceau diminuent avec la distance suivant les équations où n100 et n2 ou représentent les valeurs de densité des espèces dans le faisceau non perturbé, et #lc et #2c repré- sentent les libres parcours moyens des molécules 1 et 2, respectivement, lors de leur passage à travers le gaz stationnaire c.On a alors Si la dimension des molécules 1 est plus grande que celle des molécules 2 on a )ç2c 2c lc richissement du faisceau en espèces de petites dimensions, cette séparation se produisant en fait d'une manière exponentielle dans le sens d'écoulement du faisceau. L'exemple précédent concerne un cas simple dans lequel on permet une séparation exponentielle importante. Bien que basé sur un principe intérebssant, ce procédé de séparation est d'un coût excessivement élevé, car le flux moléculaire est faible. Par contre, on crée un écoulement dans lequel s'établit une situation voisine d'une diffusion du faisceau, mais à des flux plus élevés. Des essais consistant à faire diffuser des molécules de fond dans un jet libre ont montré que des collisions de ces molécules avec celles du jet provoquent de préférence Ité limination de molécules nesea#plaçant#asradialement vers le source. Ceci a pour effet de donner au gaz de fond un sens faisant de lui un faisceau moléculaire qui se déplace radialement vers la source. Cette observation de l'interaction entre un gaz de fond et le gaz des jets a été décrite dans l'ouvrage précité en regard de la référence n0 1 et elle a été mise en application par un traitement cinétique plus complet et au cours d'un grand nombre d'essais. Dans le cas où les molécules de fond comprennent un mélange de deux espèces, il se produit le long de chaque rayon un faisceau moléculaire composé des deux espèces de fond. Cependant, la vitesse i demandée pour chaque espèce doit être d'environ (2kTb/mi) 1/2 ou b est la température du mélange ou gazeux ou de fond. Des espèces plus légères et, par conséquent, plus rapides pénètrent davantage dans le jet à contrecourant. On peut donc prévoir qu'il se produit, le long de chaque rayon, une séparation croissant exponentiellement à partir de l'origine du jet. C'est en fait ce que l'on a observé. En effet, l'interaction du mélange gazeux libre crée une situation de diffusion du faisceau moléculaire dans le gaz des jets. Cependant, le gaz des jets ou gaz porteur ntétant pas stationnaire, la séparation obtenue dépend des vitesses des espèces et de la section intermoléculaire. Une analyse de la densité du fond ou du mélange dans le jet libre donne la relation simple basée sur la distance R par rapport à l'origine du jet où ("b )o3 est la densité du gaz de fond à distance de la buse et Rp est la distance de pénétration d'une molécule de fond. Cette dépendance a été confirmée par l'expérience. En utilisant cette idée simple de deux gaz dans le mélange de fond, on obtient, pour la séparation unitaire où #R est la différence des distances de pénétration des com p posants diffusants. Des isotopes de Néon (Ne20 et Ne22) ont été séparés par ce procédé avec un spectromètre de masse utilisé pour l'obtention d'une mesure de séparation unitaire a et un flux L (courant molaire/surface unitaire). Les résultats montrent un flux sensible et donnent une expression simple constituant une relation entre la séparation et le flux où r est une constante qui, pour le Néon, est de 17 l'abréviation g.d. désignant une diffusion gazeuse. Cette expression convient également à ce qu'on peut obtenir avec la théorie utilisant l'équation (4) indiquée précédemment. En plus de pouvoir quantifier la séparation et de la mesurer avec précision, il est primordial , pour tout appareil pratique de séparation, de montrer qu'un flux ou courant massique convenable L de ccomposant enrichi peut être obtenu. L'efficacité de tout phénomène de-séparation dépend de la séparation unitaire a et du flux massique de la matière. Ainsi, dans le cas de séparations effectuées en cascade, un étage de séparation est considéré par la capacité de séparation qui est : SU = L(a - 1) 2A/4, où A est la surface de l'étage. Pour rendre maximale la capacité de séparation, il convient d'élever au maximum la pression du mélange ou du fond, de réduire le débit de gaz formant les jets, de rendre maximale la surface d'extraction, de rendre minimale la quantité de gaz extraite par le dispositif d'extraction, et de rendre minimal le taux de pression des jets. Ces objectifs sont obtenus par la mise en oeuvre du dispositif d'extraction représenté sur les figures 1 à 4 décrites plus en détail ci-dessous. Les figures 1 et 2 représentent l'appareil 10 de séparation de gaz selon l'invention qui peut être de forme sensiblement cylindrique. Un condenseur 12, refroidi pour des fonctions de pompage du gaz des jets, est centré à l'intérieur de l'appareil 10 coaxialement à ce dernier. Une première chambre annulaire 14t qui entoure le condenseur, est destinée à recevoir le mélange de gaz dont la fraction légère ou la plus légère doit être séparée, ce gaz arrivant par une entrée 16 qui communique avec la chambre 14. Une seconde chambre ou chambre extérieure 18. située radialement à l'extérieur de la chambre 14, est destinée à recevoir le gaz léger ou le plus léger du mélange. Une structure à orifices, décrite plus en détail ci-après et constituant la membrane à jets, sépare les deux chambres 14 et 18 et permet le passage d'une certaine proportion du gaz léger de la chambre 14 vers la chambre 18. Cette fraction légère s'écoule par une sortie 22, alors que la fraction la plus lourde s'écoule par une sortie 24. Un gaz destiné à former les jets et pouvant être une vapeur d'un fluide normalement en phase liquide. arrive aux orifices produisant les jets en provenant d'une chaudière 26 qui reçoit la phase liquide d'un carter 28 situé dans le fond de la chambre 14 de mélange gazeux et entourant le condenseur 12. Les figures 3 et 4 représentent en partie une forme préférée de la structure 20 à membrane à jets. Cette structure comprend une première paroi 30 délimitant la chambre 14 et une seconde paroi 32 espacée de la première paroi et délimitant la chambre 18. Le mélange de gaz ou gaz de fond présent dans la chambre 14 est représenté comme s'écoulant vers la membrane 20 à jets par la série de flèches 34 sur la figure 3. La paroi 30 présente plusieurs orifices annulaires 36 qui sont de forme circulaire et sans interruptions circonférentielles dans la forme particulière de réalisation décrite. Ces orifices 36 ont un diamètre extérieur D et ils sont espacés les uns des autres d'une distance de l'ordre de 5D. La paroi 32 porte des tubes 38 d'extraction du gaz léger du mélange, ces tubes étant placés au niveau des orifices annulaires 36 sur lesquels ils sont alignés. Les tubes peuvent pénétrer dans les orifices, comme montré sur la figure 3, ou bien aboutir au niveau des orifices, comme montré sur la figure 5, ou bien même aboutir en-deçà des orifices, comme montré sur la figure 9. La distance L sur laquelle les tubes 38 d'extraction pénètrent dans les orifices peut atteindre, au maximum, trois fois le diamètre D des orifices.La valeur de L est de préférence de l'ordre de 0,25 Ds comme montré sur la figure 3. Les extrémités des tubes d'extraction peuvent être situées en-deçà des orifices, à une distance de ces derniers égale au maximum à D, la valeur de D étant de préférence de l'ordre de 0,05 cm. En ce qui concerne le paramètre D, le diamètre des orifices produisant les jets peut varier suivant les caractéristiques souhaitées. Une valeur de D importante. par exemple 1 mm ou plus, produit des jets ayant une importance correspondante. Pour limiter le nombre de collisions à celui se produisant avec un jet plus petit, la pression de travail doit être diminuée proportionnellement à l'augmentation du diamètre des orifices. Pour maintenir le débit massique constant, la dimension de l'appareil doit progresser proportionnellement à D1#2. Ainsi, lorsque D passe de 0,1 à 1 mm. la dimension de la membrane à jets doit tripler. Les coûts de pompage deviennent rapidement excessifs, car le débit d'écoulement est augmenté dans ce cas d'un facteur de 10. En pratique, le choix de D est limité par la difficulté de produire des micro-rangées d'orifices dans la membrane à jets, d'une part,et par les coûts de pompage, d'autre part. Un autre paramètre structurel important est la valeur de d qui est le diamètre intérieur des tubes 38 d'extraction. Cette valeur doit être comprise entre environ 0,25 D et 0,90 D pour les résultats les meilleurs. Une surface d'une sonde d'extraction à peu près égale à la surface d'un orifice produisant un jet convient en pratique. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 9, une surface de sonde d'extraction légèrement supérieure, par exemple jusqu'à environ 1,25 D, à la surface de l'orifice peut être utile dans certaines applications. Lorsque le dispositif d'extraction représenté sur la figure 3 fonctionne, le mélange gazeux, duquel le gaz léger ou le plus léger doit être séparé, pénètre dans les orifices produisant des jets à grande vitesse. Ces jets pénètrent dans la chambre 14 par lesdits orifices 36. Le gaz léger pénètre sur une plus grande distance que le gaz lourd et il passe de préférence dans les ouvertures d'extraction formées par les tubes 38 situés à l'intérieur des orifices 36, et il pénètre dans la chambre 18, comme indiqué par les flèches 40. Il est évident que les gaz lourds pénètrent également dans la chambre 18 dans une certaine mesure, mais le pourcentage de gaz léger pénétrant dans cette chambre 18 est plus élevé.En mettant en oeuvre en cascade un certain nombre de dispositifs d'extraction analogues à celui représenté sur la figure 3, il est possible d'obtenir des gaz légers d'une très grande pureté. En ce qui concerne d'autres paramètres, pour une valeur de D de l'ordre de 0,005 cm, la pression maximale de gaz dans la chambre 14 doit être de l'ordre de 10 mm de mercure. Pour des valeurs de D plus grandes que la précédente, la pression dans la chambre 14 doit diminuer. Le rapport de pression des jets de séparation, c'est-à-dire le rapport entre la pression régnant dans la chambre de stagnation, entre les parois 30 et 32, et la pression du mélange gazeux dans la chambre 14, doit être plus grand que 1, mais inférieur à environ 10 pour un fonctionnement efficace. Des rapports de pression de jets importants sont utilisables, mais généralement inefficaces. Dans le cas du dispositif d'extraction représenté sur la figure 3, la valeur de R p peut être du même ordre que celle du diamètre D des orifices, ou inférieure a ce diamètre, ce qui rend aussi basse que possible la pression de stagnation des jets et, par conséquent, le courant massique des jets.La pression du gaz de fond ou mélange gazeux peut également être élevée au maximum dans ces conditions, car R est faible et, par conséquent, la pression du gaz de fond p peut être élevée pour le nombre de Reynolds de raréfaction, Re = X /)z m (où Xm est la position du choc de fermeture et > est le libre parcours moyen en arrière de ce choc). Le nombre de Knudsen de colonne (Knp) est en relation directe avec le nombre de Reynolds de raréfaction. Le nombre Knp est le libre parcours moyen des p molécules du jet dans le gaz de fond, rapporté à RD, avec D oO > Kn Nsnp > 0,05 pour des séparations efficaces.Les proportions p montrées sur la figure 3 permettent d'atteindre des pressions d'environ 10 mm de mercure dans la chambre 14, dans des conditions typiques. En maintenant à de faibles valeurs le rapport de pression (pression des jets/pression du gaz de fond) et, par conséquent, l'échelle du domaine d'écoulement des jets (c'està-dire à des valeurs de l'ordre du diamètre des orifices pro duisant les jets), on obtient un autre avantage, à savoir qu'il suffit d'un faible espacement entre les orifices produisant les jets (cet espacement étant d'environ 5 diamètres d'orifice) pour produire des jets n'ayant aucune interférence sensible entre eux. La surface totale d'un étage peut ainsi être rendue minimale. Un autre avantage du type d'étage montré sur la figure 1 est.que les tubes 38 d'extraction ont un rapport L/D relativement faible et, par conséquent, une perméabilité ou un pouvoir de transmission élevé. Les sondes 38 d'extraction étant orientées sen siblement vers l'aval et les jets s'écoulant à grande vitesse à l'embouchure de chaque sonde. le courant massique du gaz pénétrant dans les sondes sous l'effet de la diffusion est réduit. L'efficacité du type d'extraction représenté a été démontréepar une séparation très efficace des isotopes 20 et 22 du néon. Des essais montrent que l'appareil de séparation à membrane à jets doit fonctionner, pour un résultat optimal et au moindre coût, de manière que : a - 1 = 4(a - î)g.d et que la surface totale soit égale à trois fois la surface totale de diffusion gazeuse. Pour obtenir de tels paramètres de fonctionnement. les coûts d'investissement d' un appareil à membrane à jets sont égaux à environ la moitié de ceux d'un appareil de diffusion équivalent. Les coûts d'énergie consommée pour le fonctionnement de l'appareil selon l'invention sont compris entre une valeur légèrement inférieure et une valeur inférieure d'un facteur de 4 à ceux de l'appareil de diffusion. Les faibles coûts d'énergie consommée résultent de l'utilisation de vapeurs d'eau résiduaires, à faible coût, pour le chauffage de la chaudière produisant le gaz des jets, et du refroidissement de l'eau pour le pompage de ce gaz. Ceci résulte de l'avantage constitué par le fait que le gaz destiné à former les jets peut être pompé par condensation légèrement au-dessus de la température ambiante et vaporisé par vapeur-d'eau à basse température ou par chauffage à faible tem pérature à partir d'un élément d'absorption de l'énergie solaire. En variante, la chaleur résiduaire d'un réacteur nucléaire convient à la vaporisation du gaz destiné à former les jets. Cette possibilité d'utilisation d'une énergie thermique de faible niveau pour le pompage du gaz rend le procédé selon l'invention très intéressant des points de vue coût et environnement.Pour la séparation d'un isotope d'uranium, on dispose d'une matière convenant presque idéalement pour former le gaz des jets. Cette matière est la perfluorotributylamine ou "N43" (produite par la firme Minnesota Mining and Manufacturing Co) c'est-à-dire que sa pression de vapeur est de 1 mm de mercure à 230C et de 23 mm de mercure à 85 C. La figure 6 montre une variante de membrane, présentant un orifice 36a de jets et une sonde complémentaire 38a de forme tronconique. Cette sonde a pour avantage une bonne conduction du gaz léger, conduisant à une plus grande capacité de séparation et, par conséquent, è des économies de coût. Comme indiqué précédemment, les orifices annulaires formant les jets et les sondes d'extraction ne sont pas nécessairement circulaires. Par exemple, la figure 7 montre un orifice 44 et un tube 46 d'extraction de forme rectangulaire. Il est possible d'utiliser également des éléments de forme carrée, elliptique et autres. En outre, il n'est pas essentiel que les orifices annulaires soient continus sur leur pourtour, et ils peuvent présenter de petites discontinuités. Ces discontinuités peuvent être utiles, par exemple pour former des liaisons structurelles entre le bord extérieur des orifices et les tubes d'extraction. La figure 8 représente une forme de sonde utilisant une paroi poreuse ou perforée 50. Bien que la sonde repré sentée ait la forme d'un bouchon cylindrique1 il est possible de donner à la paroi perforée la forme d'un cône, une forme à courbure douce ou l'une des configurations rectangulaire, elliptique ou en fente, indiquées précédemment. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Appareil destiné à séparer un gaz léger d'un gaz lourd faisant partie d'un mélange gazeux, caractérisé en ce qu'il comporte une première chambre destinée a' recevoir le mélange gazeux, une seconde chambre destinée à recevoir un mélange enrichi en gaz léger, une structure à parois séparant les chambres et comprenant des orifices destinés à former des jets et communiquant avec la première chambre, et des ouvertures d'extraction adjacentes aux orifices sur lesquels elles sont alignées, et faisant communiquer lesdites chambres, ces ouvertures d'extraction ayant des extrémités d'entrée qui communiquent avec la première chambre et des extrémités de sortie qui communiquent avec la seconde chambre, les orifices formant les jets et les extrémités d'entrée des ouvertures d'extraction étant orientées dans la même direction, l'appareil comportant également un dispositif qui alimente lesdits orifices en gaz afin que ce dernier soit déchargé par lesdits orifices dans la première chambre, un dispositif qui alimente la première chambre en mélange gazeux et un dispositif qui décharge le gaz léger de la seconde chambre. 2. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure comprend une première paroi qui délimite la première chambre et qui présente lesdits orifices formant les jets, une seconde paroi espacée de la première paroi délimitant la seconde chambre et présentant des ouvertures d'extraction, le dispositif d'alimentation en gaz comprenant l'espace situé entre les première et seconde parois. 3. - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ouvertures d'extraction sont formées par des tubes qui font saillie de la seconde paroi vers les orifices. 4. - Appareil selon la revendication 3 t caractérisé en ce que les tubes d'extraction pénètrent dans les orifices et font saillie dans la première chambre. 5. - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tubes d'extraction sont coaxiaux aux orifices et aboutissent à peu de distance de ces derniers. 6. - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tubes d'extraction sont espacés des orifices d'une distance compriseentre une valeur à peu près nulle et une valeur à peu près égale au diamètre extérieur desdits ori rices, le diamètre intérieur de ces tubes étant compris entre 0,25 et 1,25 fois le diamètre extérieur des orifices. 7. - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les orifices entourent totalement les tubes d'extraction de manière que des espaces annulaires soient délimités entre les bords desdits orifices et les tubes d'extraction. 8. - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les orifices et les tubes d'extraction sont allongés latéralement. 9. - Appareil selon la revendication 3. caractérisé en ce que les orifices et les tubes d'extraction sont cylindriques. 10. - Appareil selon la revendication 31 caractérisé en ce que les orifices et les tubes d'extraction sont tronconiques. 11. - Appareil selon la revendication 3. caractérisé en ce que les orifices et les tubes d'extraction ont une section droite circulaire et sont cylindriques. 12. - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le diamètre intérieur des tubes d'extraction est compris entre environ 0,25 et 0,90 fois le diamètre extérieur des orifices. 13. - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les tubes d'extraction font saillie dans la première chambre sur une distance comprise entre une valeur à peu près nulle et environ 3 fois le diamètre extérieur des orifices. 14. - Procédé pour séparer un gaz léger d'un gaz lourd formant un mélange gazeux, caractérisé en ce qu'il consiste à diriger un jet sensiblement annulaire d'un gaz dans le mélange gazeux et à extraire le gaz léger du mélange gazeux, en le faisant passer dans une zone centrale entourée par le jet sensiblement annulaire, le -sens d extraction étant opposé au sens d'écoulement du jet sensiblement annulaire. 15. - Procédé selon la revendication 14, carac térisé en ce que les jets sensiblement annulaires ont des vitesses supersoniques. 16. - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que les jets sensiblement annulaires ont des vi -tesses subsoniques. 17. - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que les jets sensiblement annulaires entourent d'une manière continue lesdites zones centrales. 18. - Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les jets sont circulaires. 19. - Procédé selon la revendication 17. caractérisé en ce que les jets sont rectangulaires. 20. - Appareil pour séparer un gaz léger d'un gaz lourd compris dans un mélange gazeux, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre destinée au mélange gazeux, un orifice formant un jet sensiblement annulaire et orienté vers la chambre à mélange gazeux, et une ouverture d'extraction du gaz léger, adjacente auxdits orifices surlesquelselle est alignée, l'extrémité d'entrée de cette ouverture étantorientée dans la même direction que orifice. 21. - Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'ouverture d'extraction est placée à l'intérieur dudit orifice et entourée par ce dernier. 22. - Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'ouverture d'extraction est délimitée par un élément passant à l'intérieur de l'orifice et faisant saillie au-delà de ce dernier. 23. - Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'ouverture d'extraction est espacée dudit orifice.