Brevet FR2279203A1 — publié le 19760213

L'invention concerne une installation pour l'attaque et pour la mise en oeuvre d'alliages d'actinides et d'aluminium ou de cermets contenant de l'aluminium. Dans le traitement d'alliages de plutonium et d'aluminium, de cermets d'aluminium ou d'alliages d'actinides et d'aluminium pour la production du plutonium ou d'autres matières importantes, on procède à une attaque alcaline pour éliminer la fraction d'aluminium gênante afin de dissoudre ensuite au moyen d'un solvant acide les résidus contenant le plutonium, les actinides, des terres rares ou d'autres matières non dissoutes. Pour ces opérations qui doivent être exécutées par exemple dans des laboratoires à cellules chaudes, on ne connaît pas d'installation compacte dans laquelle le montage et le remplacement de pièces détériorées ainsi que le démontage et le nettoyage nécessaires à la fin d'une opération pourraient être exécutés aussi rapidement que possible et cela sans nécessiter une dépense relativement importante. L'invention a pour but de fournir une installation pouvant être divisée, pouvant être constituée d'éléments standardisés et se distinguant par les facilités qu'elle offre pour sa télécommande, par une bonne accessibilité à tous ses organes de manoeuvre, par de faibles besoins d'entretien, par la facilité eW r la rapidité de la réparation des pannes survenant éventuellement, par une grande mobilité, par la commodité et par la rapidité de son montage et de son démontage. A cet effet, l'invention concerne une installation pour 11 attaque et le traitement d'alliages d'actinides et d'aluminium ou de cermets contenant de l'aluminium, caractérisée en ce qu'elle comporte un réservoir d'attaque pour l'attaque alcaline des portions d'aluminium et des produits de désintégration pouvant être solubilisés par voie alcaline, un réservoir de filtration faisant suite au réservoir d'attaque et destiné à la séparation des substances dissoutes par voie alcaline de la boue non dissoute, avec un pot filtrant pouvant être séparé pour la boue et un réservoir à résidus pouvant être raccordé aux précédents pour les substances dissoutes, un réservoir à solution auquel peut être raccordé le pot filtrant du réservoir de filtration et dans lequel un solvant acide dissout dans le pot filtrant des substances provenant de la boue et un réservoir à produit dans lequel on peut faire passer hors du réservoir à solution au moyen du solvant acide des substances dissoutes provenant de la boue. En outre, il est avantageux que le réservoir d'attaque, le réservoir de filtration, le réservoir à résidus, le réservoir à solution et le réservoir à produit soient des récipients pouvant être fermés, munis de conduites d'amenée et d'évacuation pour la solution et pour le solvant et d'amenées pour un fluide transporteur sous pression. Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, les vannes des conduites d'amenée et d'évacuation et des amenées pour le fluide transporteur sous pression, le pot filtrant et un barreau chauffant dans le réservoir à solution, ainsi qu'un mécanisme de levage et d'abaissement d'un radiateur du fond du réservoir d'attaque peuvent être commandés à distance Dans une forme de réalisation de l'invention, les fonds des réservoirs d'attaque, des réservoirs à résidus, des réservoirs filtrants, des réservoirs à produit et des réservoirs de transport sont coniques et les conduites d'évacuation ou de prélèvement se terminent aux points les plus bas des fonds. I1 est prévu dans un développement de l'invention que le réservoir d'attaque et le réservoir à résidus ainsi que le réservoir de filtration et le réservoir à solution et le réservoir à produit et le réservoir de transport soient disposés dans des support s individuels avec cuves à recueillir. Les avantages particuliers de l'invention résident en ce que la facilité de sa mise en service par télécommande et la facilité de son entretien la rendent très propre à être employée pour un montage dans des cellules chaudes. Etant donné que les différentes opérations du procédé sont exécutées dans des supports séparés, il est possible, sans avoir à faire une dépense importante, de changer complètement des supports détériorés, quand cela est nécessaire, pour les remplacer par des neufs. Dans le cas de détériorations relativement petites, les différentes conditions d'amenée et les organes de manoeuvre des différents réservoirs peuvent être facilement changés étant donné qu'ils ne sont reliés aux réservoirs que par des assemblages à vis. Ces assemblages à vis sont des assemblages complètement métalliques afin qu'ils ne présentent ni caoutchouc ni matières plastiques d'étanchéité qui pourraient être détruits par le rayonnement radioactif. Aux endroits où il est indispensable d'employer des joints en matière synthétique, ces joints sont rendus facilement accessibles. C'est le cas pour le joint d'étanchéité situé entre le pot filtrant et le réservoir de filtration ou le réservoir à solution ainsi que pour les accouplements à fermeture rapide qui sont reliés pareillement à l'appareillage par l'intermédiaire d'assemblages à vis complètement métalliques. On évite dans une large mesure le risque d'engorgement en prenant soin de prévoir des conduites rectilignes non coudées. Grâce à ce mécanisme de filtration et de solution, l'installation est suffisamment mobile pour qu'il ne soit pas nécessaire d'exécuter dans une cellule chaude l'ensemble de l'opération chimique. Cela est possible parce que le dépôt dans le pot filtrant peut être transporté dans de bonnes conditions et d'une manière sûre.Cela signifie que l'autre partie du dispositif (réservoir à solution, réservoir à produit et réservoir de transport) peut se trouver dans une autre cellule. La possibilité d'exécuter un bon séchage du précipité filtré rend inutile un lavage ultérieur de ce précipité qui serait destiné à le débarrasser des restes de liquide. Des effets non souhaitables de solution ne peuvent se produire. Un avantage important du filtre final réside en ce que, dans le cas d'un changement éventuel du filtre, il ne peut pas se produire de contamination indésirable du voisinage par un écoulement goutte à goutte de liquide possédant, en certaines circonstances, une très grande radioactivité et se trouvant encore dans le filtre ou dans le tuyau d'aspiration. Cela signifie que le séchage exécutéspar des filtres est beaucoup plus facile que dans le cas de filtres plongeants. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 montre le support de dissolution avec le réservoir de dissolution et la figure 1 bis est une vue en plan de cet ensemble; - La figure 2 montre une coupe faite à travers le support de filtration avec réservoir de filtration et réservoir de solution, la figure 2 bis étant une vue en plan correspondante; - La figure 3 montre le support avec le réservoir à produit et le réservoir de transport, la figure 3 bis étant une vue en plan correspondante; - La figure 4 montre une vue schématique de l'ensemble de l'installation avec réservoir à résidus, la figure 4 bis donnant une vue en plan correspondante. La figure 1 montre le support d'attaque avec le récipient d'attaque 1 qui est constitué par un grand récipient en acier spécial. Ce récipient est suspendu à la plaque de recouvrement 18 d'un support 17 et le support 17 repose sur le fond d'une cuve 15 et est disposée elle-mEme sur la table réglable 16. Le fond 19 du réservoir d'attaque 1 est de forme conique et il peut être chauffé dans toute son étendue au moyen d'un appareil de chauffage 13 dont la surface est pareillement de forme conique. L'appareil de chauffage 13 peut être réglé en hauteur par l'intermédiaire du vérin 14 et ce vérin 14 est disposé pareillement sur le fond de la cuve 15. Sur le couvercle 20 représenté en plan au-dessous de la table 16, se trouve une ouverture de chargement 21 assez grande pour les barreaux d'alliage ou cermets à attaquer. En outre, sont disposés sur le couvercle 20 la conduite d'amenée d'air 3 avec son robinet 22, l'entrée 2 avec robinet 23 pour l'air transporteur, l'indicateur 4 de niveau limite, le réfrigérant à eau 5 avec l'entrée 6 de l'eau de refroidissement et la sortie 7 de l'eau de refroidissement, avec la purge d'air 8, le détecteur 10 de température, l'arrivée 11 de lessive avec le robinet 24 ainsi que la conduite de prélèvement 12 pour la matière à attaquer, avec une vanne 25. La conduite de prélèvement 12 s'étend jusqu l'endroit le plus profond du fond 19 du réservoir 1. Le réservoir 1 présente des dimensions telles qu'après qu'il a été chargé avec l'alliage et la lessive de soude il demeure un volume suffisamment grand (environ cinq fois le volume propre du contenu du réservoir) pour une formation de mousse qui se produit quand les alliages et en particulier lealuminium des alliages viennent au contact de la lessive de soude. La lessive de soude dissout la plus grande partie de l'aluminium et les produits de désintégration solubles dans la lessive de soude à l'exception du plutonium, des actinides, des terres rares et autres. De ce fait, il est possible, à l'aide de l'appareil de chauffage conique 13 se trouvant au-dessous du réservoir 1 et sans mesures de précaution supplémentaires de pousser le chauffage du contenu du réservoir 1 jusqu'à ce que la réaction se produise.On peut reconnaitre nettement le commencement de la réaction à l'élévation brusque de la température de 800C environ à 1400C environ, cette élévation de température étant mesurée à l'aide du thermomètre 10. A partir de cet instant, on n'a plus besoin de chauffer, de sorte que l'appareil de chauffage conique 13 peut être abaissé par dévissage au-dessus du support 14. La dissolution fortement exothermique de l'aluminium fournit un grand excès de chaleur. Après que s'est calmie cette réaction chimique tumultueuse (ce qu'on peut reconnaitre à la diminution de la température), en vue d'une dissolution quantitative de l'aluminium, l'appareil de chauffage 13 est rapproché une fois encore du réservoir 1 ou de son fond 19 et l'on procède pendant quelques heures à une ébullition au reflues. Afin que la mousse ne s'élève pas au-dessus de la solution jusqu'au couvercle 20 du réservoir 1, le réfrigérant à eau ou réfrigérant de reflux 5, 6, 7 est formé d'une manière telle que le tube d'amenée 6 fasse quelque peu saillie dans l'intérieur 26 du réservoir 1. La solution refroidie' est mise encore une fois en tourbillonnement et répartie de manière homogène dans le solvant avec le résidu non dissous ou la boue qui, avant d'être enlevée du réservoir au moyen d'air (qui est introduit par l'intermédiaire de la conduite d'amenée d'air 3 et la conduite de prélèvement 12 dans l'intérieur 26 du réservoir 1) est transportée par l'intermédiaire de la conduite de prélèvement 13 au moyen de l'air transporteur, par l'intermédiaire de la conduite 2 vers le réservoir de filtration 27 (voir figure 2). Sur la figure 2, le réservoir de filtration 27 ainsi que le réservoir de solvant 28 sont suspendus au couvercle 29 (voir en-dessous vue en plan du couvercle 29) d'un support qui correspond au support 17 avec la cuve 15 et la table 16, comme le montre la figure 1. Les deux réservoirs 27 et 28 possèdent à leur extrémité inférieure la même bride 30. A ces brides 30 peut être relié le même pot filtrant 31 (qui a été représenté ici dans les deux positions). Le réservoir 27 est de forme cylindrique et, à son extrémité inférieure 32, il est en acier spécial dans sa partie conique allant vers la bride 30. Audessus de l'arrivée 33 munie du robinet 34, la solution que l'on a fait passer au moyen d'air transporteur par l'intermédiaire de la conduite de prélèvement 12 (suivant la figure 1) est amenée dans l'intérieur du réservoir de solvant 27. Le solvant, avec la boue qu'il contient, est filtré dans le pot filtrant 31 et le filtrat est évacué à une conduite de prélèvement 35 au pot filtrant 31 avec la plaque frittée 36 qu'il contient. L'amenée 33 pour la matière à attaquer, l'entrée 38 pour l'air transporteur, la purge dgair 39 et la conduite de prélèvement 40 avec son robinet 41 sont fixés au couvercle 37. La conduite de prélèvement 40 s'étend à peu près jusqu'à la hauteur de la bride 30. Le pot filtrant 31 est relié tout d'abord au récipient de filtration 27. Après l'achèvement de la filtration, le pot filtrant 31 est enlevé et il est relié, avec le dépôt ou la boue, au réservoir de solvant 28 ou à la bride de ce dernier. Le réservoir de solvant 28 est en forme d'entonnoir et le col 42 de l'entonnoir est relié à la bride 30. Sur le couvercle 43 du réservoir de solvant 28, sont disposés l'amenée d'acide 44 avec son robinet 45, l'entrée pour l'air transporteur 46 avec son robinet 47, le réfrigérant à eau 48 avec l'entrée 49 d'eau de refroidissement et la sortie 49 d'eau de refroidissement ainsi que la purge d'air 51, une tige de levage 52 et le détecteur de température 53. En outre, il est prévu, disposé au fond 43 par l'intermédiaire de la bride 55, un soufflet à plis 54 mobile à la bride supérieure 56 duquel est fixée une ligne 57 d'amenée de courant pour un radiateur 58 à barreau qui, par l'intermédiaire du soufflet 54 (relié par l'intermédiaire du mécanisme à levier 9 avec la tige à levier 52), peut être déplacé dans un mouvement ascendant et descendant en direction axiale dans le col 42 du réservoir à solution 28. Le radiateur à barreau 58 et en particulier sa pointe peut être introduit jusque dans l'intérieur du pot filtrant 31. Avec le radiateur à barreau, la solution qui se trouve à l'intérieur du réservoir 28 peut être chauffée. Après que le pot filtrant 31 a été relié par bride au réservoir à solution 28 et après l'addition d'acide nitrique concentré introduit par l'intermédiaire de l'amenée 33 d'acide, le barreau chauffant 58 en acier spécial est introduit à partir de la partie supérieure du récipient à solution 28 dans le col 42 et dans le pot filtrant et le dépit ou la boue se trouvant dans le pot filtrant 31 est amené en solution par ébullition au reflux (refroidissement des vapeurs ascendantes avec le réfrigérant à eau 48). Min que l'on puisse dissoudre le précipité se trouvant dans le pot filtrant 31, il faut que l'acide soit amené à ébullition au voisinage immédiat du précipité, c'est-à-dire dans le pot filtrant lui-mNme. Un chauffage du pot filtrant 31, exécuté à l'extérieur, serait très incommode et très long du fait que le pot filtrant 31 doit être déplacé en permanence entre le réservoir de filtration 27 et le réservoir de solution 28 ou doit être remplacé. Après l'achèvement de l'opération de dissolution exécutée par exemple avec de l'acide azotique concentré, on fait passer la solution acide à travers la plaque frittée 36 par l'intermédiaire de la conduite de prélèvement 35 dans un réservoir à produit 60 qui est représenté sur la figure 3. Sur la figure 3, on a représenté de nouveau un support 17 avec une cuve 15, placée sur une table 16, sur le couvercle de recouvrement de laquelle sont placés le réservoir à produit 60 et un réservoir de transport 61. Le réservoir à produit 60 présente de nouveau un fond 62 de forme conique exactement comme il en est pour le réservoir de transport 61, muni du fond 63. Sur le couvercle 64 du réservoir à produit 60 dans lequel a été versée la solution d'acide nitrique sont fixés une entrée 65 pour l'eau de refroidissement avec une vanne 66 pour un refroidissement de l'espace 67 et une sortie 68 pour l'eau de refroidissement, un indicateur 69 de niveau limite, une entrée 70 pour l'air comprimé de transport, une conduite d'amenée 71 pour la solution de produit, une purge d'air 72, un détecteur de température 73, un autre indicateur 74 de niveau limite et une conduite 75 de prélèvement du produit avec une soupape 76. L'entrée 65 de liteau de refroidissement et la sortie 68 de leeau de refroidissement forment dans l'enceinte 67 une hélice de sorte que la totalité de cette enceinte peut être refroidie et par suite aussi la solution que l'on a fait passer hors du réservoir à solution 28.L'indicateur 74 de niveau limite indique le niveau le plus bas et l'indicateur de valeur limite 69 indique un niveau moyen du solvant à l'intérieur du réservoir à produit 60. La conduite de prélèvement 75 est constituée d'une manière telle qu'elle commence au point le plus bas du fond 62 afin que même des restants de la solution puissent être encore enlevés du réservoir à produit. On peut faire passer les parties de la solution se trouvant à l'intérieur du'réservoir à produit 60, par l'intermédiaire de la conduite de prélèvement 75, dans le réservoir de transport 61, au moyen d'un transport par l'air comprimé. A cet effet, le réservoir de transport ou une arrivée 77 de solution du produit est relié au réservoir à produit. L'arrivée de produit 77 avec sa vanne 78 est fixée au couvercle 79 du réservoir 61 à côté d'une soupape de surpression 80, d'une purge d'air 81, dsun indicateur 82 de niveau limite et d'une autre conduite 83 de prélèvement du produit avec sa vanne 84. La conduite de prélèvement 83 est formée d'une manière telle que de nouveau son point d'aspiration se trouve au point le plus bas du fond 63.Au réservoir de transport 61 sont fixées deux poignées de support 85, de sorte que le réservoir de transport peut être enlevé facilement du support 17. Le réservoir de transport 61 est construit lui-même d'une manière telle qu'il peut être transporté dans un réservoir ordinaire à double couvercle ayant un diamètre intérieur de 250 mm et une hauteur intérieure de 350 mm. Sur la figure 4, on a représenté un schéma d'ensemble du récipient attaque 1, du réservoir de filtration 27 et du réservoir à solution 28 ainsi que du réservoir à produit 60 et du réservoir de transport 61, à côté d'un réservoir 86 à filtrat ou à résidus. Ce réservoir 86 à filtrat ou à résidus est monté de nouveau dans un support 17 avec cuve 15 et table 16 et il est fixé au couvercle 87. Le réservoir 86 à résidus peut être relié par l'intermédiaire d'une conduite de décantation 88 à la conduite de décantation 40 prévue au réservoir de filtration 27 suivant la figure 2. A cette conduite 88 qui peut être fermée au moyen de la soupape 89, se raccorde la conduite 90 munie de la vanne 91, conduite par l'intermédiaire de laquelle on peut faire passer du filtrat provenant du pot filtrant 31 (par l'intermédiaire de la conduite d'enlèvement ou de prélèvement 35) dans l'enceinte 32 du réservoir à résidus. Le fond 93 du réservoir à résidus 86 est de nouveau de forme conique ou tronconique et à son point le plus bas se termine une conduite 94 de prélèvement de liquide'qui peut être fermée au moyen de la soupape 95. Elle est fixée au couvercle 96 du réservoir 86 exactement comme une entrée 97 pour l'air transporteur et elle est munie de la soupape 98. Il est prévu en outre une purge d'air 99, munie de la soupape 100. On peut voir en outre sur la figure 4 que la conduite de prélèvement 12 du réservoir d'attaque I peut être reliée à l'entrée 33 pour la matière à attaquer du réservoir de filtration 27 par l'intermédiaire de conduites flexibles ou rigides, exactement comme csest le cas pour la liaison de conduite 88 du réservoir à résidus 86 avec la conduite de décantation 40 du réservoir de filtration 27. La conduite de prélèvement 35 du pot filtrant 31 au pot de solution 28 est reliée par l'intermédiaire d'un support 101, au couvercle 29, avec l'entrée 71 de solvant du réservoir de produit 60; la conduite 75 de prélèvement de produit est reliée à l'amenée de produit 77 du réservoir de transport 61 et la conduite de prélèvement 35 du pot filtrant 31 au réservoir de filtration 27 est reliée à la conduite d'amenée de filtrat 90, au réservoir de résidus 86. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Installation pour l'attaque et le traitement d'alliages d'actinides et d'aluminium ou de cermets contenant de l'aluminium, caractérisée en ce qu'elle comporte un réservoir d'attaque (1) pour l'attaque alcaline des portions d'aluminium et des produits de désintégration pouvant être solubilisés par voie alcaline, un réservoir de filtration (27) faisant suite au réservoir d'attaque (1) et destiné à la séparation des substances dissoutes par voie alcaline de la boue non dissoute, avec un pot filtrant (31) pouvant être séparé pour la boue et un réservoir à résidus (86) pouvant être raccordé aux précédents pour les substances dissoutes, un réservoir à solution (28) auquel peut être raccordé le pot filtrant (31) du réservoir de filtration (27) et dans lequel un solvant acide dissout dans le pot filtrant (31) des substances provenant de la boue et un réservoir à produit (60) dans lequel on peut faire passer hors du réservoir à solution (28) au moyen du solvant acide des substances dissoutes provenant de la boue. 20) Installation suivant la revendication 1, caractériséeen ce qu'au réservoir à produit (60) fait suite un réservoir de transport (61) pour la solution pouvant être enlevée du réservoir à produit (60). 30) Installation suivant lesrevendi- cations 1 et 2, caractérisée en ce que le réservoir attaque, le réservoir de filtration, le réservoir de solution et le réservoir à produit sont des récipients (1, 27, 86, 28 et 60) pouvant être fermés, munis de conduites entrée et de sortie (3, 2, 11, 12, 33, 40, 44, 46, 65, 75, 77 83 88, 90) pour la solution ou pour le solvant et pour un fluide sous pression transporteur. 40) Installation suivant la revendication 1 ou lwune des revendications suivantes, caractérisée en ce que, dans le réservoir à solution (28), un radiateur à barreau est disposé de manière mobile, radiateur à l'aide duquel peut être chauffé le solvant acide. 50) Installation suivant la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce que l'ensemble du fond (19) du réservoir d'attaque (1) peut être chauffé uniformément au moyen d'un radiateur mobile (13). 6 ) Installation suivant la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce que des soupapes (22-25, 34, 41, 45, 47, 66, 76, 78, 84, 89, 91) dans les conduites d'amenée et les conduites d'évacuation (3, 2, 11, 12, 33, 40, 44, 46, 65, 75, 77, 83, 88, 90), le pot filtrant (31) et le barreau chauffant (58) ainsi qu'un mécanisme (14) à levier et d'abaissement du radiateur (13) peuvent être télécommandés. 70) Installation suivant la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce que les fonds (19, 93, 62 et 63) du réservoir d'attaque, du réservoir à résidus, du réservoir à produit et du réservoir de transport (1, 86, 60 et 61) sont de forme conique et en ce que les conduites d'évacuation ou de prélèvement (12, 94, 75 et 81) se terminent au point le plus bas du fond correspondant. 80) Installation suivant la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce que le réservoir d'attaque et le réservoir à résidus (1 et 86) ainsi que le réservoir de filtration et le réservoir de solution (27 et 28) ou le réservoir à produit et le réservoir de transport (60 et 61) sont disposés dans des supports individuels (16, 17) munis de cuves à recueillir (15). 90) Installation suivant la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce que le pot filtrant (11) peut être fixé à une bride (30) qui est disposée dans chaque cas au fond du réservoir de filtration ou du réservoir à solution (27 ou 28). 100) Installation suivant la revendication 1 ou ltune des revendications suivantes, caractérisée en ce que l'intérieur (67) du réservoir à produit (60) peut être refroidi au moyen d'un serpentin refroidisseur. 110) Installation suivant la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce qu'au couvercle (20, 43) du réservoir d'attaque et du réservoir à solution (1 et 28) est raccordé dans chaque cas tout au moins un réfrigérant à reflux (5, 6, 7 et 48, 49, 50) faisant saillie en partie dans l'intérieur de ces réservoirs.