Brevet FR2123504A1 — publié le 19720908

La présente invention a nour objet une liaison élastique, de bonne tenue et résistance à la corrosion, entre les barrières, en particulier tubulaires, et les plaques à brides de soutien dans les diffuseurs utilisés dans les proce- dés d'enrichissement isotopique de l'uranium par diffusion gazeuse. L'invention a également pour objet un procédé nour la réalisation de cette liaison. On sait que le composant essentiel d'une installation pour la séparation isotopique de l'uranium par diffusion gazeuse est constitué d'une barrière ou cloison poreuse, à travers laquelle on fait diffuser l'hexafluorure d'uranium gazeux. On sait également que, dans le cas de séparation isotopique de l'uranium par diffusion gazeuse à travers une cloison ou barrière poreuse, le nombre de molecules de 235 UF6 qui traversent la cloison poreuse est théoriquement 1-,0043 fois supérieur à celui atteint par les molécules de 238 UF6. En conséquence, du fait du faible enrichissement obtenu par un passage unique, il convient de répéter les opérations un nombre élevé de fois et, étant donné les faibles valeurs de perméabilité des cloisons ou barrières poreuses utilisables dans cette technoloaie et les grandes quantités de UF6 en jeu, les surfaces des barrières dans les installations sont très grandes (de l'ordre de millions de m2). Les cloisons ou barrières poreuses peuvent se présenter sous la forme de plaques planes, mais sont plus souvent réalisées sous forme de tubes cylindriques, ayant un diamètre interne de l'ordre de 15 à 20 mm et une longueur de l'ordre de 500 à 1000 mm. Les tubes cylindriques simples sont montés en faisceau, séparés les uns des autres par un intervalle convenable et sont fixes à des plaques ou brides, à leur tour reliées d'une manière rigide à une enveloppe externe. Le diffuseur est donc composé d'un faisceau de tubes, de plaques ou brides et d'une enveloppe externe. Le gaz est introduit à pression élevée à l'intérieur des diffuseurs par l'intermédiaire d'une première ouverture de l'enveloppe qui l'envoie dans une chambre de distribution délimitée par une partie de l'enveloppe et par la plaque ou bride située du côté de l'entrée dite plaque ou bride d'entrée. Le gaz parcourt ainsi les tubes en diffusant partiellement à travers eux; le gaz diffusé sort de l'enveloppe par l'intermédiaire d'une seconde ouverture prévue à cette fin. La partie non diffusée sort des tubes au-delà de la plaque de sortie ou bride à laquelle ils sont fixés (cette Dlaque ou bride étant dite de sortie), et cette partie non diffa'suée sort alors du diffuseur à travers une troisième ouverture prévue dans l'envelopoe. L'épaisseur des tubes est fixée en fonction des exigences de perméabilité de la barrière et des caractéristiques de résistance mécanique requises pour le fonctionnement correct de l'installation. La barrière en fait sépare la zone haute pression des diffuseurs de la zone basse pression et du fait de la diffusion gazeuse, est traversée par un flux de 235 U qui va enrichir le mélange isotopique dans la zone basse pression. Il est évident que les fissures éventuelles ou à la limite, les ruptures de la cloison poreuse,Drovoquent un transport de la masse non traitée entre la zone à haute Dression et la zone à basse pression. En conséquence, la diminution du pouvoir de séparation de la barrière a deux origines le mélange du au transport de masse et la diminution de différence de pression existant entre l'amont et l'aval de la barrière.D'autre part, la surface de la bar rière du côté de la zone de haute pression, est arrosée d'UF6 gazeux, provenant d'un compresseur qui ramene le gaz diffuse à la pression existant en aval de la barrière, à la pression requise en amont. Pour autant que soit soignée la construction du compresseur et régulier son fonctionnement, il est toujours possible dans le fonctionnement d'une installation par diffusion pazeuse,que naissent des ondes de pression au sein de la masse gazeuse et partant des vibrations sur les barrières, lesquelles d'autre part doivent présenter une épaisseur limite, (par exemple 1,5mu) pour le motif mentionne précédemment. Il en résulte la nécessité de relier d'une manière fixe et également élastique les tubes diffuseurs aux n laques ou brides. Selon la technique indiquee,on emploie des tubes diffuseursde longueur inférieure à la distance entre les plaques, et ces tubes sont reliés aux ouvertures des plaques par l'intermédiaire de petits tronçons de tubes élastiqueset résistants à la corrosion due à UF6. Les liaisons ne résolvent pas de façon satisfaisante les problèmes de la tenue et de l'élasticité déjà précisés. Dans les diffuseurs traditionnels,on peut cependant vérifier les inconvénients déjà indiqués, soit fissurations et ruptures des cloisons poreuses et faible tenue des liaisons entre ces dernières et les plaques ou brides. En outre, ces liaisons déjà en usages sont couteuses et de montage difficile. Le but de la présente invention est de réaliser une liaison entre les cloisons poreuses et les plaques de diffusion pour l'enrichissement isotopique de l'uranium qui garantisse une tenue maximum, une résistance à la corrosion et une élasticité suffisante, de manière à éviter les inconvénients inhérents aux diffuseurs traditionnels. Un autre but de l'invention est de donner un procédé de réalisation de telles liaisons qui garantisse leur efficacité, dont la réalisation soit simple et le prix de revient des matières premières et de la main d'oeuvre réduit. Une liaison entre barrières tubulaires et plaques ou brides dans le diffuseur pour installations d'enrichissement isotopique de l'uranium par diffusion gazeuse réalisée selon l'invention est constituée de garnitures frittées élastiques, de bonne tenue et résistance à la corrosion, placées entre les extrémités des tubes diffuseurs et les ouvertures correspondantes des plaques, ces garnitures constituant des corps uniques avec des couches de matière frittée associées aux faces externes des plaques; de préférence, la matière frittée des garnitures et des couches est constituée de résine polytétrafluoréthylénique. L'invention a également pour objet un procédé de réalisation dans les diffuseurs pour installation d'enrichissement isotopique par diffusion gazeuse de l'uranium, d'une liaison élastique de bonne tenue et résistance à la corrosion entre les barrières tubulaires et les plaques, comprenant les phases opératoires suivantes - insertion de l'extrémité des tubes diffuseurs dans des ouvertures pratiquées dans la plaque ou bride de sortie telle qu'il y ait un jeu entre elle et les tubes, - compression de la face externe de la plaque de sortie et applica tion et frittage successifs d'une couche de matière frittable, de préférence constituée de résine polytétrafluoréthvlénique , au moyen d'un moule externe et d'un contre-moule interne, cette matière remplissant, au moins partiellement, les zones de jeu entre les ou vertures de la plaque de sortie et les tubes diffuseurs, - enlèvement des moule et contre-moule, - éventuelle liaison, pour chaque tube diffuseur de section trop grande par compression des extrémités des sections du tube et application et frittage d'une couche de matière frittable, de préférence constituée de résine polytétrafluoréthylénique, - mise en place de la plaque ou bride d'entrée avec introduction des extrémités respectives des tubes diffuseurs dans les ouvertures de la meme plaque de manière à garantir un jeu, - compression contre la face externe de la plaque d'entrée et applica tion et frittage successifs d'une couche de matière frittable, de préférence constituée de résine polytetrafiuoréthyllnique, au moyen d'un moule externe, cette matière remplissant au moins partiellement les zones de jeu entre les ouvertures de la plaque et les tubes, - enlèvement du dernier moule. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture des figures suivantes, données à titre indicatif et non limitatif, dans lesquels - la figure 1 représente une section d'une barrière tubulaire et de la plaque ou bride à laquelle elle est liée, - la figure 2 représente une vue de dessous de la plaque de la figure 1. A titre d'exemple amplifié, le faisceau des tubes représenté est constitue de quatre tubes cylindriques 1, par exemple en aluminium ou en nickel. Le faisceau de tubes est maintenu à la plaque ou bride d'entrée 2 et à la plaque ou bride de sortie 3. Les plaques 2 et 3 sont en alliage d'aluminium léger. La plaque 2 d'entrée est pourvue de quatre ouvertures 4 ayant la forme d'eva- sement tronconiques 5. Les évasements 5 se resserent dans le sens des mouvements du gaz dans les tubes 1, sens qui dans la figure 1 est indiqué par les flèches. La partie terminale des ouvertures 4 est cylindrique. De toute façon le diamètre des ouvertures 4, est dans toute la section, supérieur au diamètre externe des tubes 1, de façon qu'il y ait toujours du jeu entre les tubes 1 et les ouvertures 4. Les ouvertures 6 de la plaque ou bride de sortie 3 sont cylindriques, aussi il y a un jeu entre elles et les tubes 1. Les extrémités des tubes 1 retournées vers la plaque ou bride d'entrée 2 sont enfilées dans les ouvertures 4 et des garnitures 7 fixes sont interposées entre les surfaces externes des tubes 1 et les ouvertures 4. Les garnitures 7 sont élastiques et résistantes à la corrosion d'UF6. Elles sont composées de résine polytétrafluoréthylénique frittée et forment un corps unique avec la couche 8, composée de la même matière, qui adhère à la face externe de la plaque 2. Une autre couche 9 de même matière recouvre la surface externe de la plaque de sortie 3 et forme un corps unique avec les garnitures 10, interposées entre les ouvertures 6 et les extrémités des tubes 1. L'adhésion de la couche 8 à la plaque 2 est assurée soit par les matériaux dont la couche est formée et par le fait du procédé par lequel cette dernière a été réalisée, soit au moyen de la pression du gaz dans la chambre de distribution, delimitée par la plaque ou bride. L'adhésion de la couche 9 à la plaque 3 est aarantie par les mêmes moyens et entre autre par la présence de l'ouverture 11, qui sert à l'ancrage de la couche, composée de la même matière que cette dernière, de façon à former un corps unique. De l'extérieur vers l'intérieur de la plaque 3, l'ouverture 11 est constituée d'une partie cylindrique et d'une autre partie tronconique, l'évasement étant dirigé vers l'extérieur. Le danser de fuite et d'infiltrations de gaz à travers les plaques 2 et 3 est éliminé soit parce que les garnitures 7,8 ont une tenue optimum, soit parce qu'elles sont formées d'un corps unique avec la couche 8 ou 9 adhérente à la face externe de la plaque 2 ou 3. On décrit ci-dessous le procédé employé pour réaliser des liaisons entre les plaques 2, 3 et les tubes 1. On effectue d'abord le montage des tubes 1 sur la plaque de sortie 3. Dans ce but, on enfile les tubes 1 dans les ouvertures respectives 6 et on procède à la compression et au frittage de la couche 9 de résine polytétrafluoréthy- lenique et des garnitures 10, en emnloyant un moule externe et un contre-moule interne. 4 Lorsque l'opération est achevée, on obtient la liaison élastique et la fixation entre les barrières tubulaires 1 et les plaques 3 ainsi que l'ancrage de la couche frittée 9 par l'intermédiaire de l'ouverture 11. Le moule et le contre-moule étant enlevés, on procède au montage de la plaque ou bride d'entrée 2. Les extrémités libres des tubes 1, s'enfilent dans les ouvertures 4. A l'aide d'un moule externe, on effectue la compression et le frittage de la couche 8 et de la garniture 7, composée de résine polytétrafluoréthylênîque, matière qui garantit l'élasticité, la bonne tenue et la résistance à la corrosion d'UF6. Les tubes 1 peuvent être réalisés à partir de 2 ou plusieurs tronçons relies au moyen de joints élastiques en résine polutétrafluoréthylénique frittée. Dans ce cas, les tronçons sont réunis d'un côté à l'aide de compression et de frittage successifs d'une couche de résine polytétrafluoréthylénique. Cette opération peut être effectuée soit avant,soit pendant,le montage des tubes sur les plaques à tubes. L'interposition de joints élastiques intermédiaires présente en outre l'avantage de permettre la réalisation de diffuseurs plus lonqs, en utilisant des barrières de longueur moindre et ainsi plus faciles à construire. Les liaisons et garnitures selon l'invention, permettent l'absorption et lte- limination des effets de chaque vibration. Pour empêcher que des variations puissent se faire même dans ce cas, on a prévu plus de deux plaques de soutien pour chaque faisceau de tubes ou par cloisons poreuses composées de panneaux plans. L'emploi de résine polytétrafluoréthylénique, en particulier celle connue commercialement sous le nom de "Teflon" et "Algoflon" est souhaitable, mais on peut également utiliser d'autres matières frittables qui ont les propriétés demandées de résistance à la corrosion, élasticité et tenacité. Les particularités de construction, par exemple le nombre d'ouvertures d'encrage 11, varient selon les dimensions et la forme des diffuseurs. Il est bien entendu, enfin, qu'aux liaisons et au procédé décrits ci-dessus on peut apporter d'autres modifications et variantes structurales et fonctionnelles sans sortir du cadre de la présente invention. En outre leur utilisation ne doit pas être limitée aux installations particulières auxquelles on se réfère mais peut être étendue a divers domaines de la technique. REVENDICATIONS 1.- Liaison entre barrières tubulaires et plaques ou brides dans les diffuseurs pour installation d'enrichissement isotopique de l'uranium par diffusion gazeuse, caractérisée en ce que les extrémités des tubes diffuseurs sont insérées dans des ouvertures de logement pratiquées sur les plaques ou brides, une oarnitu- re élastique de bonne tenue et résistance à la corrosion, constituée de matière frittée, de préférence de resine polytetrafluorethylenique frittée, étant interposee entre ces tubes et les ouvertures. 2.- Liaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ouvertures de logements pratiquées dans la plaque ou bride d'entrée du diffuseur présentent un évasement, alors que les ouvertures de la plaque ou bride de sortie sont essentiellement cylindriques. 3.- Liaison selon la revendication 2, caractéflsée en ce que les ouvertures de logement des tubes diffuseurs dans la plaque ou bride d'entrée, s'évasent dans la direction inverse de celle du mouvement des gaz dans les tubes. 4.- Liaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face externe de chaque plaque ou bride est recouverte d'une couche de matière frittée, cette couche constituant avec les garnitures élastiques insérées dans les ouvertures de la plaque un corpsunique. 5.- Liaison selon la revendication 4, caractérisée en ce que la couche de matière frittée associée à la face externe de la plaque ou bride de sortie lui est ancrée par l'intermédiaire d'appendices insérées dans des ouvertures évasées formées dans la plaque, l'évasement étant dirigé vers l'autre plaque, ces appendices étant composés de la même matière frittée que la couche insérée dans ces ouvertures et constituant un corps unique avec la couche elle même. 6.- Procédé pour la réalisation d'une liaison élastique, de bonne tenue et résistance à la corrosion entre barrières tubulaires et plaques ou brides dans les diffuseurs pour installations d'enrichissement isotopique d'uranium par diffusion gazeuse, caractérisé en ce qu'il comprend les phases operatives suivantes - insertion des extrémités des tubes diffuseurs dans des ouvertures pratiquées dans la plaque ou bride de sortie de façon qu'il y ait un jeu entre ces ouvertures et les tubes, - compression à la face externe de la plaque ou bride de sortie et frittage ultérieur d'une couche de matière frittable, de préférence constituée de résine polytétrafluoréthylénique, au moyen d'un moule externe et d'un contre moule interne, cette matière remplissant, au moins partiellement, les zones de jeu entre les ouvertures de la pla que ou bride de sortie et les tubes diffuseurs. - enlèvement du moule et contre-moule, - éventuelle liaison pour chaque tube diffuseur de sections trop grandes par compression aux extrémités des sections du tube et frittage d'une couche de matière frittable, de préférence de la résine polytétrafluo- réthylénique, - mise en place de la plaque ou bride d'entrée avec introduction des extrémités respectives des tubes diffuseurs dans les ouvertures de la même plaque de manière à garantir un jeu, - compression à la face externe de la plaque ou bride d'entrée et frit- tage ultérieur d'une couche de matière frittable de préférence cons tituee de résine polytétrafluoréthylénique, au moyen d'un moule exter ne, cette matière remplissant, au moins partiellement, les zones de jeu entre les ouvertures de la plaque ou bride et les tubes, - enlèvement du dernier moule. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une partie de la matière frittable associée à la plaque ou bride de sortie est introduite dans les ouvertures d'ancrage passant à travers la plaque elle même et ensuite frittée simultanément avec la couche recouvrant la plaque.