Brevet FR2028801A1 — publié le 19701016

i 2028801 La présente invention a trait â un dispositif d'enûap-sulation de déchets radio-actifs et plus précisément è un. conteneur spécialement préparé pour recevoir dès boues eau-résine radioactives. 5 La technique- ayant actuellement la préférence pour emballer les déchets radio-actifs, en particulier ceux comportant des boues eau-résine, consiste A centrifuger la boue pour sépa-rer l'eau du matériau résineux, à mélanger les résines avec du ciment dans un malaxeur à ciment et è laisser le mélange durcir 10 en une meul'e. L'eau provenant de la boue est généralement versée dans un fût spécialement préparé en ciment mélangé de vermiculite. Dans certains rapports, en particulier dans celui dit "Report P.E.L. 102" publié par le "Atomic Energy Board" de la République Sud-Africaine, on propose de faire le vide dans le 15 fût destiné à recevoir l'eau et contenant le mélange ciment-ver-miculite, avant d'y faire entrer l'eau. Ce rapport indique que le mélange sous vide absorbe davantage d'eau, plus uniformément et sans points humides c'est-à-dire sans taches d'humidité indiquant les endroits où le ciment n'est pas entièrement solidi-20 fié, du fait de la présence d'une proportion excédentaire d'eau» Il en résulte clairement que les techniques actuelles entraînent des opérations multiples tels que séparation de l'eau et traitements séparés de l'eau et des matériaux solides, et suppose l'emploi de beaucoup d'équipements qui sont rendus radio-2$ actifs/ notamment d'un mélangeur centrifuge à ciment» Ces techniques représentent en outre des dépenses importantes et certains risques pour le personnel opérateur « La présente invention a en conséquence pour but d'encapsuler des boues eau-résine radioactives directement, en sim-30 plifiant par conséquent le processus et en éliminant beaucoup d'équipements, en utilisant un conteneur encapsulé perfectionné» L'encs.psulation directe de boue eau-résine radioactive, provenant par exemple de résines éc?mngeuses d'ions de lits mélangés dans les installations d'énergie nucléaire est facilitée 35 par l'utilisation d'un fût îrétalliqu.e mis sous vide, complètement garni de ciment ou d'un mélange ciment-verniculite et comportant une canne d'injection permettant l'introduction de labcue dans BAD ORIGINAL 70 01962 2 l'espace intérieur creux du conteneur. On commence par préparer un fût en plaçant une couche de ciment ou d'un mélange de ciment et de vermiculite sur le fond. On introduit ensuite un élément cylindrique de retenue, 5 de façon ê pouvoir verser une couche annulaire et une couche supérieure de ciment ou du mélange de ciment et vermiculite. Enfin on adapte sur le fût et son couvercle la canne d'injection dont un élément s'étend jusque dans l'espace intérieur au garnissage. 10 On fait ensuite le vide de façon que l'air n'empêche pas l'entrée de la boue et que le vide créé contribue à la deshydratation uniforme de la boue eau-résine. Une fois que la boue eau-résine a pénétré dans la chambre laissée libre par le mélange à base de ciment, l'eau est 15 drainée dans le mélange et uniformément dispersée dans celui-ci, La chambre est alors pratiquement débarrassée d'eau et son volume tout entier peut être utilisé à stocker le matériau résineux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après se référant au dessin annexé dont la figure 20 unique est une vue en coupe d'un conteneur entouré d'un blindage et préparé pour encapsuler de la boue eau-résine. Tel qu'il est représenté à la figure un conteneur d'encapsulation 10, suivant l'invention, est entouré d'un blindage 12 qui peut être en acier et en plomb, à la manière connue 25 de l'homme de l'art. Le conteneur 10 comprend essentiellement : un fût 1ij. fermé par un couvercle 16, les deux pouvant être par exemple en acier ord.rn.aire | un garnissage intérieur 18 de ciment ou d'un mélange de ciment et de vermiculite ; enfin une canne d'injection 20, 30 Le conteneur 10 est de préférence fabriqué de la façon suivante : On prépare un mélange constitué par exemple par un quelconque ces ciments commerciaux courants et de préférence par de la vermiculite bien que l'on puisse aussi utiliser du 35 ciment non. mélangé. On dispose une couche 22 de ciment au fond du fût 1l|. 2028801 BAD OHlGlNAL 0 01962 3 2028801 un élément de retenue 2i{., sur lequel est adapté un raccord d'injection 21, et de façon que l'élément 24 repose sur la couche de fond 22. Cet élément de retenue £4 comporte âe préférence une paroi cylindrique la.térale 26, un d.essus 28 et un fond 5 30. Un certain nombre d'ouvertures 3^ sont pratiquées dans la paroi latérale 26 pour laisser passage aux liquides. Ces ouvertures 31 sont de préférence proches du fond de l'élément 2Ij.« L'espace libre entre le fût 1Ij. et l'élément de retenue 2lf est rempli de mélange à base de ciment. De courtes tiges saillantes 10 25 peuvent'être disposées sur l'élément 2i|. pour contribuer à stabiliser sa position» On peut alors poser le couvercle 16 et l'immobiliser sur le fût 1i|. au moyen d'une fermeture annulaire boulonnée 32. Le couvercle 16 doit avoir sa partie centrale arrêtée et supportée par une bride 33 du raccord d'injection 21, 15 Quand on a accumulé une quantité de boue eau-résine radioactive suffisante pour remplir le conteneur 10, on place celui-ci dans le blindage 12, Le plus commode est d'utiliser un blindage 12 en deux parties : un socle 3^4- e"t enveloppe 36, fixés l'un à l'autre de façon amoviile, par exemple par des 20 boulons 35» On ajuste enfin la canne d'injection 20 sur le conteneur 10. La canne d'injection 20 comprend un capot 3,0 dont le fond est ouvert et la paroi latérale pourvue, extérieurement à sa base d'un filetage 39 conçu pour s'engager dans un taraudage 25 fy.1 du couvercle 16a Le capot est scellé à son sommet sur un tube d'injection 1^0, par exemple par soudage. Le tube lj.0 traverse le raccord d'injection 21 pour s'avancer jusque dans une chambre ij.2 'laissée libre par le garnissage 18„ Une tubulure I4J4. est également adaptée sur le capot 38 et porte un manomètre de 30 vide 1|£, Le tube d'injection !j.C s robinet 46 incorporé va jusqu' un réservoir en cha:-ge (non représenté) renfermant de la boue résine-eau. Une canalisation de pompage IlS t robinet >C incorpor et reli'e ? un^poripe ? vide (non -représentée) est piquée sur le tube 4C au-dessus du capot 3:~<> 3-> ^cur i.:ettre on oeuvre le cor-teneur composite que l'on vient de d-'erire, or. ccr-lnence par fermer le robinet 4c et ouvrir le robinet >0, et par nettro la pompe è vice en route peur réa- BAD ORIGINAL 01962 ♦ 4 2028801 liser dans le fût 1ij_ d'une capacité de 110 litres et pourvu d'un garnissage 1o de 76 nmi d'épaisseur, un vide de 1 tordre, par exemple de 0,5 à 0,6 atmosphère absolue» Des. trous 52 ont été pratiqués dans la bride 33 pour faire communiquer le garnissage 1c et le capot 38• On ferme ensuite le robinet 50 et.on ouvre le robinet lj.6 pour laisser pénétrer la boue eau-résine dans le tambour 1ij.. La boue eau-résine entrant par le tube SLjjQ qui s'avance sur une courte distance à l'intérieur de la chambre Ï\Z est empêchée d'attaquer la couche de fond 22 du garnissage 16 par la paroi de fond 30 de l'élément de retenue 2lj.. ' Les résines s'accu-mulant dans la chambre centrale ij.2. L'eau passe par les trous 31 de i'élément intérieur de retenue 2if et est drainée dans le garnissage 18„ Celui-ci est humidifié de façon pratiquement uniforme par l'eau, car le vide créé amène constamment le liquide à migrer de régions relativement "remplies" vers des régions "non remplies", c'est-à-dire vers des régions où la pression régnante est encore relativement basse du fait du pompage. Il en résulte que le garnissage 18 durcit chimiquement. On ferme le robinet Lj.6 quand le conteneur 10 est complètement rempli. L'état de "complet remplissage" peut être détecté en observant le moment où le manomètre I4.8 indique à nouveau la pression atmosphérique c'est-è-dire le moment où le manomètre I4.8 est revenu à une pression d'environ 1 atmosphère absolue. Le processus de remplissage peut être automatisé-en utilisant un commutateur (non représenté) pour manoeuvrer les robinets Lj.6 et 50. Une fois en route, le commutateur maintient le robinet I4.6 fermé et le robinet 3>0 ouvert jusqu'à obtenir un vide compris par exemple entre 0,5 et 0,6 atmosphère. Les robinets lj.6 et 50 sont alors respectivement ouvert et fermé jusqu'à ce qu'une quantité suffisante de boue soit entrée pour faire pratiquen-ent cesser la dépression, moment auquel le robinet 4.6 est ferm'. . Bien que dans la for^e préférée de réalisation on utilise un 'Itnent de retenue "ij. de parci pratiquement continue et pourvue d'une simple couronne d'ouverture 31 avoisinant le fond, cet clément de retenue pourrait écr. le rient préserter- plusieurs BAD ORIGINAL. 70 01962 2028801 couronnes d'ouvertures ou pourrait encore être constitué par une cage filtrante en fil métallique. La caractéristique essentielle de cet élément 2est en effet qu'il permette s l'eau de sortir de la chambre I4.2, tout en empêchant la résine de s'éehap-5 per. Le raccord d'injection 21 doit présenter un taraudage 53* On rappelle que le couvercle 16 présente également un taraudage ij.1. Une fois la canne d'injection 20 enlevée, on aura à mettre en place des tampons filetés (non représentés) qui seront 10 vissés dans'les taraudages 53 et lj.1, en opposant ainsi une double barrière à la fuite des résines„ Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que le conteneur 10 pourrait aussi être 15 utilisé pour des boues à teneur en résilie faible ou nulle en réduisant simplement le volume de la chambre ij.2 ou bien en la remplissant partiellement de vermiculite. 70 01962 D 2028801 REVSÎ-'D IC AT IOKS 1 „ Dispositif permettant 1'encapsulation de déchets radio-actifs et constitué par- un conteneur ayant un garnissage intérieur d'un matériau à base de ciment, caractérisé par le 5 fait qu'il comporte en ovitre d'une part un élément dit de retenue intérieur au conteneur et définissant une chambre intérieur, le matériau à base de ciment é tant disposé entre les parois de l'élément de retenue et du conteneur, d'autre part une canne d'injection dont un élément traverse le conteneur et son garnis-10 sage et s'avance jusque dans ladite chambre» 20 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des éléments permettant de relier le conteneur à des moyens de pompage de vide. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté-15 risé par le fait que l'élément de retenue est percé d'un certain nombre d'ouvertures. Dispositif selon la revendication 3» caractérisé par le fait que les ouvertures sont d'un calibre tel qu'elles permettent la fuite de liquides tel que l'eau à partir de la chambre 20 mais non celle des résines. 5o Dispositif selon l'une des revendications 1 à If caractérisé par le fait que la canne d'injection comprend deux tubes eoaxiaux dont un tube intérieur s'avance jusque dans la chambre, un tube extérieur formant capot, s'adaptant à sa base 25 sur un couvercle de conteneur, scellé à son sommet sur le tube intérieur et pourvu d'un manomètre mesureur du vide régnant dâns l'espace compris entre les tubes. 6» Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5; caractérisé par le fait que le matériau à base de ciment est un 30 mélange de ciment et de vermiculite.