Brevet FR2127021A1 — publié le 19721013

i 2127021 La présente invention se rapporte à un procédé de nettoyage de surfaces, par exemple de parties de centrales nucléaires mouillées par du HgO ou D£0 pendant le fonctionnement, notamment pour la décontamination de zones ayant 5 subi une pollution radio-active. Les circuits primaires de réacteurs nucléaires refroidis à l'eau ordinaire ou également à l'eau lourde comprennent, outre le récipient proprement dit du réacteur, des canalisations, des générateurs de vapeur, des condenseurs, des pompes et des dispositifs semblables qui sont 10 normalement fabriqués en acier. Il n'est pas possible d'éviter qu'il se forme au cours du temps, sur les faces intérieures de ces parties, un dépôt qui peut se composer tant de produits de corrosion radio-actifs et inactifs des matériaux de structure que de produits de fission radioactifs provenant d1éléments com-15 bustibles défectueux. Au cours du temps, la radio-activité de ces couches peut devenir si élevée que , lorsque des réparations sont nécessaires, le personnel ne peut travailler au voisinage de ces couches que pendant très peu de temps, voire pas du tout, de sorte qu'il faut normalement prévoir un arrêt de longue durée 20 du réacteur nucléaire pour attendre que la radio-activité dans les parties à réparer, par exemple une pompe ou un générateur de vapeur, ait diminué au point de ne plus représenter de danger pour le personnel. Pour l'exploitation économique d'une centrale 25 nucléaire, de tels temps d'arrêt prolongés sont toutefois absolument inadmissibles Les techniques de dêeontamination usuelles, à l'aide d'acides et d'autres décapants, ne peuvent être mises en oeuvre sur des parties de centrale restant installées, car de tels fluides risqueraient alors d'être entraînés dans d'au-30 très parties de l'installation et pourraient conduire ici à des dommages inestimables. La présente invention vise donc, en s'é-cartant sciemment des procédés et techniques de type connu, un procédé de décontamination qui puisse être mis en oeuvre immédiatement après l'arrêt de la centrale nucléaire et permette 35 ainsi l'exécution des réparations nécessaires, ainsi que le redémarrage de l'installation, eh l'espace d'un temps aussi court que possible. D'éventuels effets nuisibles de cette méthode sur d'autres parties du réacteur nucléaire doivent être empêchés avec une sécurité absolue. En outre, le procédé doit être d'une 40 sécurité telle que même dans le cas d'une erreur de manoeuvre 72 05049 2 2127021 quelconque, le matériau de base et les surfaces à nettoyer ûes parties ne puissent absolument pas être endommagés. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait qu'nn utilise, suivant le principe de la technique de 5 sablage, des particules de trioxyde de bore entraînées par un courant de gaz sous pression pour mettre à nu mécaniquement les surfaces à nettoyer jusqu'à la couche de passivation du matériau de base, et qu'on dissout et enlève les restes de l'abrasif par de l'eau de rinçage. Il s'agit donc d'une technique de 10 sablage modifiée, faisant appel, non pas à du quartz ayant une dureté Mohs de 7j mais à du trioxyde de bore, (B^O^) ayant une dureté Mohs de 5 à 6. Par conséquent, ce matériau est beaucoup plus doux que le quartz et sa dureté est de l'ordre de celle des couches que l'on veut enlever sur les pièces et qui sont 15 formées essentiellement de couches cohérentes ayant le caractère de la magnétite. Par suite de l'absence d'autres substances étrangères incorporées, la première couche d'oxydation sur le matériau de base est sensiblement plus dure que les couches sus-jacentes. Cette couche de base qui a pour fonction de protéger 20 le' matériau de base de toute corrosion ultérieure sera appelée par la suite "couche de passivation"* Un endommagement de cette couche lors de la décontamination réexposerait donc le matériau de base à la corrosion, ce qui doit être empêché dans la mesure du possible. Du fait que le trioxyde de bore utilisé comme abra-25 sif suivant le procédé conforme à 1'invention est quelque peu plus doux que cette couche/passivation, ce procédé ne conduit pas à une attaque de cette couche. Indépendamment de la durée de traitement et de la vitesse des particules de trioxyde de bore, cette couche de passivation reste donc conservée, de sorte que 30 ce procédé de traitement possède une sécurité inhérente. En outre, le trioxyde de bore présente l'avantage important d'être facilement soluble dans l'eau, ce qui fait qu'il peut être éliminé d'une manière relativement simple par rinçage des pièces nettoyées. Si des particules de trioxyde de bore restaient mal-35 gré tout dans l'installation après l'opération de rinçage et . la réparation subséquente, cela ne représente aucun inconvénient, du fait que ces particules seraient dissoutes .par le fluide de refroidissement du réacteur et se transformeraient en acide borique. Précisément dans des réacteurs nucléaires refroidis à 4-0 l'eau, on ajoute de toute manière de l'acide borique en tant 72 05049 s 2127021 que poison dissous dans l'eau de refroidissement, en vue de compenser la réactivité excédentaire, de sorte que cet acide borique supplémentaire provenant de l'opération de nettoyage pourrait être absorbé sans difficulté par le système de régulation 5 d'acide borique du réacteur. Bien que le "sable de trioxyde de bore", qui peut être utilisé dans des granulométries différentes, doit être considéré comme étant hygroscopique, des récipients renfermant cet abrasif peuvent, après avoir été ouverts, être con-10 servés sans dispositions particulières pendant plusieurs jours. Par conséquent, la manipulation de cet abrasif n'exige pas de protection particulière contre l'humidité, de sorte que la mise en oeuvre du procédé s'avère relativement simple. En dehors des avantages décrits ci-dessus, le 15 procédé conforme à l'invention présente, comparativement au procédé de décapage connu à l'acide, l'avantage supplémentaire important de pouvoir être mis en oeuvre d'une manière plus définie, c'est-à-dire de permettre la décontamination tant de parties de surface déterminées (également de parties de surface 20 ayant des dimensions très faibles de quelques centimètres carrés seulement) que de la surface toute entière de parties de réacteurs nucléaires. Pour mieux mettre en évidence l'objet de l'invention, on va se référer au dessin annexé dont la figure 25 unique représente un exemple de mise en oeuvre non limitatif du procédé conforme à l'invention. Il s'agit ici du nettoyage de la plaque tubulaire d'un générateur de vapeur dans une centrale nucléaire. Ce nettoyage est nécessaire du fait que, par exemple, des fuites se sont produites sur un ou plusieurs tubes échan-30 geurs de chaleur 34. Il est donc nécessaire de fermer ces tubes dans la plaque tubulaire 31» ce qui n'est toutefois possible qu'après décontamination de la surface de cette plaque. On introduit le dispositif de projection 2 par tin trou d'homme 33 dans l'une des chambres du générateur 3« On déplace la buse de 35 projection 21 en va-et-vient, par un système de manoeuvre à coordonnées, sur la surface de la plaque tubulaire 31 et on l'alimente en gaz sous pression de façon connue, par exemple par un compresseur 22. Pour plus de clarté, le réservoir pour le sable de trioxyde de bore n'est pas représenté en détail. 40 La grosseur des grains de cet abrasif s'élève, par exemple à 72 05049 4 2127021 150 JJ-, et la pression du gaz à 6 bars. En l'espace d'une minute, on projette environ 500 g d'abrasif, ce qui assure le p nettoyage d'une surface d'environ 100 à 200 cm . L'enlèvement de la majeure partie du trioxyde de bore projeté s'effectue 5 par aspiration et introduction dais des tonneaux, des filtres appropriés étant prévus pour la protection de l'espace environnant. Après avoir effectué la décontamination, on rince la surface traitée à l'aide d'eau pour éliminer par dissolution les résidus de trioxyde de bore. Il est avantageux de proté-10 ger, pendant le traitement au jet, l'entourage direct de l'é-changeur de chaleur à traiter contre la poussière de trioxyde de plomb et contre les impuretés radio-actives contenues dans cette poussière. Cela peut se faire par une enceinte de protection 4, par exemple en feuille de matière plastique, auquel 15 cas l'air comprimé introduit dans le générateur de vapeur doit évidemment être extrait de nouveau par une ouverture d1aspiration 24. Cet air s'échappe à l'air libre après avoir passé sur un filtre 25 qui retient les particules de trioxyde de bore entraînées. En outre, il peut être avantageux de procéder, à l'ai-20 de de buses de pulvérisation 41, à l'intérieur de cette chambre de travail, à une forte humidification de l'air contenu dans la chambre, ce qui fait que les particules de poussière de trioxyde de bore ainsi que les particules des couches enlevées précipitent et peuvent être recueillies dans une cuve 42. 25 Dans le cas où une telle décontamination peut être effectuée manuellement, c'est-à-dire que le personnel se trouve dans la zone chargée de poussière de trioxyde de plomb, le port d'un masque respiratoire, ainsi que de lunettes de protection pour les yeux est avantageux, afin d'empêcher toute lé-30 sion par l'acide borique. Il s'agit ici d'appareils qui doivent être utilisés également pour le sablage normal. Pour la projection du trioxyde de bore, il suffit normalement d'utiliser une buse telle qu'elle est connue dans la technique du sablage. Toutefois, lorsqu'il s'agit de dé-35 contaminer d'une manière définie des surfaces particulièrement petites ou d'atteindre des surfaces disposées de façon défavorables, il est avantageux de projeter l'abrasif avec une dispersion aussi faible que possible, donc sous la forme d'un jet aussi concentré et parallèle que possible, sur la surface en 40 question. Ce résultat peut être obtenu par l'utilisation d'une 72 05049 5 21.27021 "buse de projection en forme de tuyère de Laval, ainsi que par l'utilisation d'un abrasif ayant une granulométrie adaptée en conséquence. Une "buse ainsi réalisée permet également une augmentation de la vitesse de l'abrasif, ce qui équivaut à une 5 intensification de l'action de l'abrasif, sans que la couche de passivation du matériau de base ne soit toutefois attaquée» Dans l'exemple représenté, il faut évidemment, après avoir décontaminé l'une des chambres, traiter par le second trou d'homme 33 l'autre chambre séparée de la première par 10 la cloison 32. Après avoir effectué les opérations de rinçage mentionnées, on peut pénétrer dans les chambres et effectuer les travaux de réparation nécessaires sur les tubes défectueux 34. Après avoir fait subir une épreuve de pression au générateur de vapeur ainsi réparé, on peut brancher ce dernier dè nouveau sur 15 le circuit du réacteur, de sorte que le temps nécessaire pour les réparations équivaut pratiquement au temps d'arrêt de la centrale. Il n'est pas nécessaire d'attendre que la radio-activité ait diminué au point de ne plus mettre en danger le personnel. 20 Pour la décontamination d'autres parties du réacteur telles que des canalisations, des pompes, etc., les travaux se déroulent évidemment d'une manière semblable. Par ailleurs, ce procédé peut être mis en oeuvre également pour des travaux de nettoyage normaux sur des surfaces non contaminées et 25 son utilisation n'est donc pas limitée à des parties de centrales nucléaires. En conclusion, il convient de noter encore une fois les avantages particuliers de ce procédé :• 1°) Sécurité inhérente lors de l'enlèvement des dépôts, du fait que la couche de passivation du matériau de 30 base n'est pas attaquée. 2°) L'abrasif est soluble dans l'eau, de sorte que son enlèvement du circuit du réacteur ou également d'autres parties ne présente aucune difficulté. Le risque d'endom-magement de joints d'étanehéité, de paliers et éléments analo-35 gues, qui serait inévitable lors du sablage, est inexistant. 3°) L'acide borique provenant de la dissolution du trioxyde de bore dans l'eau n'a aucun effet nuisible sur le circuit du réacteur qui contient déjà la même substance en tant que matériau de compensation pour la réactivité excéden 72 05049 6 2127021 taire. Mime si l'utilisation d'acide borique n'était pas prévue normalement pendant le fonctionnement du réacteur, l'extraction de cet acide de l'eau de refroidissement, par exemple par des échangeurs d'ions, ne présente pas de difficultés. 72 05049 7 2127021 REVENDICATIONS lo Procédé de nettoyage de surfaces, par exemple de partie»de centrales nucléaires mouillées par HgO ou B2O pendant le fonctionnement, en particulier pour la 5 décontamination de zones ayant subi une pollution radioactive, caractérisé par le fait qu'on utilise, suivant le principe de la technique de sablage, des particules de trioxyde de bore entraînées par un courant de gaz sous pression, pour mettre à nu mécaniquement les surfaces à nettoyer jusqu'à la cou-10 che de passivation du matériau de base, et qu'on dissout et enlève les résidus de l'abrasif à l'aide d'eau de rinçage,, 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on focalise autant que possible parallèlement le jet des particules de trioxyde de bore en utilisant 15 une buse de projection en forme de tuyère de Laval» 3o Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on traite les surfaces à nettoyer par commande à distance au moyen d'un dispositif de projection de type connu en soi, déplaçable en coordonnées en fonction de la 20 forme de ces surfaces„ 4-o Procédé suivant l'une quelconque des re- -vendications 1 à 3 caractérisé par le fait qu'on réalise le dispositif de projection mobile de manière qu'il permette l'arrivée et l'évacuation du liquide/ de rinçage«> 25 5° Dispositif pour la mise en oeuvre diprcoédé sui vant l'une quelconque des revendications 1 à 'l-, caractérisé par le fait que la chambre de travail, y compris les surfaces à nettoyer, sont isolées de l'espace ambiant, que des dispositifs d'aspiration et des filtres sont prévus pour l'extraction du gaz 30 sous pression introduit dans la chambre de travail, qu'une humidification de l'air de la chambre de travail est prévue pour précipiter l'abrasif pulvérulent ainsi que les impuretés enlevées, éventuellement radio-actives, et pour les recueillir dans une cuve collectrice appropriée.