Brevet FR2000999A1 — publié le 19690919

Les produits radio-actifs de fission ainsi que les isotopes radio-actifs finissent en dernier ressort en déchets radio-actifs, quelle que soit leur utilisation intermédiaire (laboratoire, clinique, industrie, etc) et leur élimination nécessite une attention toute particulière en raison du grand danger radiobiologique qu'ils représentent. Les déchets radioactifs restent emmagasinés longtemps dans des récipients spéciaux et en des emplacements particuliers, par exemple des galeries souterraines. On les concentre au maximum afin de réduire les frais élevés d'emmagasinage. Ces déchets se trouvant en général en phase aqueuse, les procédés le plus fréquemment utilisés pour traiter les eaux usées radio-actives consistent à évaporer le liquide. Les évaporateurs connus ont l'inconvénient que lorsque le liquide atteint une concentration déterminée, les produits de condensation forment une croûte sur la surface de chauffe et réduisent considérablement le transfert de chaleur et donc le rendement de l'installation Déplus, les incrustations sot radio-actives et la cuve d'évaporation se contamine, lgexploi tation en étant rendue plus difficile et les réparations nécessitant un temps considérable. On essaie de réduire ces inconvénients en utilisant au dernier étage un évaporateur dit à film mince dans lequel les incrustations ne peuvent se former quten couche mince, car l'agitateur à palettes balaie constamment le film qui imprègne cette dernière.Ces évaporateurs à film mince n'éliminent pas les difficultés soulevées par la contamination radio-active de l'appareillage mais ne font que les diminuer, toutefois au prix d'un inconvénient majeur : la cuve d'évaporation doit comporter des éléments mobiles de balayage qui sont fortement sujets à pannes et dont la contamination rend les réparations très difficiles. On considère en général par ailleurs comme un inconvénient majeur le fait que les procédés par évaporation nécessitent de grands investissements. Le mode de réalisation du récipient d'évaporation et sa combinaison avec la disposition et le mode de réalisation de la source de chaleur d'évaporation revêtent donc une importance particulière. On connaît par ailleurs des évaporateurs à colonne dans lesquels l'élément dans lequel l'évaporation se produit ou le récipient de sédimentation monté en aval de la cornue dgévaporation est réalisé de manière qusune commande à distance puisse le démonter afin qu'il soit utilisable comme récipient d'emmagasinage de longue durée, un chauffage à infrarouges concentrés par focalisation et agissant de l'extérieur portant le liquide à ébullition pour assurer l'évaporation. Il est par ailleurs connu de concentrer préalablement les eaux usées radio-actives dans des systèmes évaporateurs à plusieurs étages (revue Kerntechnik, 1959S pages 60 à 66 (64)) Les évaporateurs connus ont les inconvénients que le chauffage extérieur élève considérablement la température du récipient d'emmagasinage et que le liquide en ébullition dégage des bulles en grande quantité Le premier de ce inconvénients a pour conséquence une consommation élevée dlénergie devant assurer le fort chauffage et le second, l'entraînement deune quantité considérable d'impuretés radio-actives dans les vapeurs. Il est par ailleurs connu d'utiliser en laboratoire une source de rayonnement infrarouge pour chauffeune solution aqueuse. Liinvention a pour obJet un dispositif de concentration continu d'eaux usées radio-actives dans un récipient ser vant également à 1'emmagasinage de longue durée, ce dispositif évitant les inconvénients mentionnés et assurant le chauffage des eaux usées sans agitation. Selon une particularité essentiel le de llinvention, une source de chaleur disposée à l'intérieur du récipient chauffe directement la surface des eaux placées dans ce dernier sans les porter à ébullition, un gaz de balayage provenant d'un orifice d'alimentation évacue du récipient le liquide évaporé et un dispositif de chauffage placé à l'extérieur du récipient provoque à l'intérieur de ce dernier une circulation du concentré. D'autres obJets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et du dessin sur lequel la figure unique est une coupe transversale schématique dgun dispositif selon l'invention. Le concentré radio-actif à épaissir se trouve dans un récipient 6 constitué en citerne d'emmagasinage aux cotes normalisées. Une hotte 1 de séchage surmonte le récipient 6. Une source 11 d'infrarouges est disposée à l'intérieur de cette hotte. L'installation est réalisée de manière que le concentré se vaporise sans que le liquide du récipient soit porté à ébullition ; en effet, si cette ébullition se produisait, celle-ci entraînerait une quantité trop importante de substance radioactive du concentré et contaminerait trop fortement le système et le conduit d'évacuation des vapeurs. La hotte est munie par ailleurs d'une tubulure 2 d'alimentation en air de balayage. Cet air balaie la surface. 10 du concentré et entrains les vapeurs chaudes du liquide dans le filtre 4 monté dans- la tubulure 3 d'évacuation. Le filtre 4 contient un élément de filtrage 5 facilement décontaminable et sur lequel les particules contaminées, éventuellement entratnées, se déposent Un aspirateur raccordé au filtre assure la circulation de l'air de balayage. L'air de balayage offre l'avantage d'empêcher la condensation des vapeurs chaudes et de permettre à la hotte de rester propre. Le courant d'air de balayage arrivant par la tubulure qui est placée. au-dessus de la source 11 d'infrarouges, cette dernière est ainsi refroidie. Des déflecteurs 12 pouvant être montés dans la hotte 1 assurent un guidage régulier de l'air de balayage et de l'air évacué. Par ailleurs, une tubulure 13 débouchant. dans la hotte 1 assure l'alimentation en concentré à épaissir et en additif éventuel à ce concentré, par exemple en liant à Liteau tel que du ciment ou du gypse pouvant être ajoute peu avant la fin du processus de séchage. Le concentré est ainsi transformé en une masse entièrement solide pouvant être transportée en magasin de manière simple et sans risque. I1 est également possible d'additionner préalablement le concentré en sels qui transforment par cristallisation le contenu de la cuve en un bloc solide à la fin du séchage. Un dispositif 7 de séchage placé latéralement ou au fond de la cuve permet à la totalité du concentré situé dans cette dernière de s'épaissir. Ce dispositif de chauffage est calculé de manière à éviter toute ébullition, mais simplement à provoquer une circulation 8 du concentré Dans la disposition représentée, la circulation monte latéralement et redescend au centre de la cuve. Ce dispositif 7 de chauffage peut eAtre enlevé facilement de la cuve d'emmagasinage et, lorsque le processus dqépaississem ment est terminé, peut être réutilisé pour la cuve suivante. Le dispositif de chauffage empêche avantageusement le concentré de se recouvrir d'une croûte qui arreterait 1 'évaporation Bien que l'air de balayage empeAche pratiquement les particules et vapeurs entralnees de contaminer l'espace de la hotte et les éléments situés dans cette dernière, il n'est cependant pas exclu qu'après une longue période d'utilisation, le déflecteur 12 et la tubulure 5 d'évacuation de l'air de balayage, par exemple, se contaminent légèrement. I1 est donc préférable de prévoir un dispositif de décontamination dans la hotte de séchage. Celui=ci pourrait être par exemple une couronne d'ajutages qui projètent dans la hotte un liquide convenable de décontamination qui entrain les matières radioactives pouvant ainsi eAtre éliminées par le même traitement que celui des eaux usées. I1 est également possible de remplacer le récipient 6 d'emmagasinage par un récipient de rinçage et d'immerger l'ensemble du dispositif par de l'eau de rinçage. I1 serait possible de procéder à l'évaporation en séchant complètement le contenu de la cuve 6 et de la recharger ensuite seulement de concentré. I1 s'est cependant avéré préférable de n'évaporer qu'une partie du contenu de la cuve et de la remplir ensuite au niveau initial en concentré frais par l'admission 15. On peut donc prévoir avantageusement une régulation telle que la vanne de la tubulure d'arrivée 13 soit ouverte et fermée en fonction du niveau 10 du liquide. Un montage réduisant avantageusement le nombre des électrodes, en raison du risque de contamination, comprend une électrode fixée dans la hotte et dont la pointe atteint le niveau de consigne 10 du liquide. Lorsque la surface 10 du liquide atteint ce niveau, l'arrivée 15 est coupée. Un relais temporisé est alors excité et, après un certain temps pendant lequel le niveau du liquide est descendu d'une hauteur déterminée, il ouvre la vanne et laisse couler des eaux usées préalablement concentrées jusqu'à ce que le niveau initial 10 soit à nouveau atteint. La cuve et le dispositif de séchage monté au dessus de cette dernière peuvent être remplacés en principe par une barrique fermée comportant une ouverture de montage par laquelle une source de chauffage peut être introduite et ressortie. REVENDICATIONS 10. Dispositif de concentration continue d'eaux usées radioractives dans un récipient servant également à l'emmagasinage de longue durée et dans lequel les eaux usées sont chauffées sans agitation, caractérisé en ce qu'une source de chaleur disposée à intérieur dudit récipient chauffe directement la surface des eaux se trouvant dans ce dernier sans les porter à ébullition, un gaz de balayage arrivant par un orifice d'alimentation évacue du récipient le liquide évaporé et un dispositif de chauffage disposé latéralement ou au fond du récipient, à l'extérieur de celui-ci, fait circuler le concentré. 2 . Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'unie arrivée déverse des eaux usées dans le récipient avant la formation d'un bloc de matière sèche. 30. Dispoeitif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une hotte de séchage destinée à être montée sur ledit récipient comprend une source de chauffage, une tubulure d'alimentation en eaux usées ainsi que des tubulures d'admission et d'évacuation d'air de balayage. 40. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage situé à l'intérieur de la hotte de séchage est une source d'infrarouges disposée au-dessous de la tubulure d'admission d'air de balayage de manière à être située dans le courant de ce dernier qui peut être guidé, le cas échéant, par des déflecteurs. 50 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure d'évacuation d'air de balayage est raccordee à un filtre, de préférence à centrifugation, comprenant avantageusement un élément de filtrage facilement démontable et décontaminable. 6", Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite hotte de séchage est munie de gicleurs de décontamination ou d'un dispositif permettant de l'immerger.