Brevet FR2353340A1 — publié le 19771230

La présente invention concerne un procédé pour enlever du sodium métallique collant sur un équipement utilisant du sodium. Un équipement utilisé en présence de sodium métallique ou de sodium métallique liquide, par exemple dans un réacteur refroidi au sodium, peut titre appelé "équipement au sodium". Ces équipements comprennent des récipients de réacteur, bouchons, tiges de commande, pompes, vannes, tuyaux et ainsi de suite. Divers procédés pour enlever le sodium métallique collant aux équipements ont été essayés, et ils sont grossièrement divisés en deux sortes, physique et chimique. Dans le procédé physique, le sodium métallique est enlevé en le dissolvant dans ds solvantset 1'évaporant. Le procédé chimique utilise une réaction chimique. Ces deux sortes de procédéssont expliquées ci-dessous : Un procédé physique typique est caractérisé en ce qu'on utilise de l'ammoniac anhydre comme solvant. On peut dissoudre environ 20g de sodium métallique dans 100g d'ammoniac anhydre à de basses températures et par conséquent, ce procédé est généralement reconnu conte ayant une bonne efficacité et comme étant relativement sûr, ctest-à-dire qu1il ne comporte par exemplen*RdbdaBpr d'incendie.Cependant, cette méthode classique comporte plusieurs défauts : (1) un dispositif à haute pression (200C, Sati) est requis pour la liquéfaction de l'ammoniac anhydre; (2) l'oxyde de sodium ne peut être dissous dans l'ammoniac anhydre; (3) l'ammoniac anhydre réagit avec le sodium métallique à de hautes températures. Une méthode chimique typique est celle utilisant la réaction de l'alcool avec le sodium métallique. Le sodium métallique peut être enlevé sous forme d'un alcoolate par la réaction qui suit : (1) Na + ROH RONa + 1/2 H2 (R est un groupe alcoyle ... (1) Le procédé est largement employé parce que le taux de réaction peut entre contrlé par la sorte de l'alcool utilisé et de plus, ce procédé est facile à effectuer, Cependant, avec cette méthode classique il y a un danger d'incendie, car la réaction (1) est exothermique et lesproduitsde la réaction, alcoolate (RONa) et hydrogène gazeux (H2) sont inflammables. De plus, le procédé présente un défaut parce que l'on ne peut enlever une grande quantité de sodium métallique. Un procédé pour enlever le sodium métallique en utilisant la réaction avec de la vapeur est illustré dans l'équation (2) En général, le taux de la réaction de l'eau avec le sodium métallique est important et cette réaction devient une réaction violente accompagnée par l'explosion d'hydrogène. Par conséquent, l'enlèvement du sodium métallique par la réaction de l'eau avec le sodium métallique n'est pas une méthode sure. En conséquence, on emploie de la vapeur au lieu de l'eau liquide pour abaisser la densité de l'eau par volume unitaire et ralentir ainsi le taux ou la vitesse de réaction ainsi que contrôler la quantité d'hydrogène produit et la tendance à une inflammabilité, Le procédé est largement utilisé pour nettoyer un équipement au sodium de grande dimension. Cependant, il reste plusieurs problèmes à résoudre avec le générateur à vapeur, la fonte du sodium métallique par les chaleurs de la réaction et la dispersion du sodium métallique fondu, l'augmentation de la température du dispositif, la dispersion de l'hydroxyde de sodium produit, at autres. Comme on l'a expliqué ci-dessus, les méthodes classiques pour enlever le sodium métallique souffrent de plusieurs défauts et par conséquent, il est depuis longtemps nécessaire d'améliorer les méthodes classiques ou de développer une nouvelle méthode pour assurer un enlèvement effectif et efficace du sodium métallique. Par conséquent, l'obJet principal de l'invention est de procurer un nouveau procédé pour enlever le sodium métallique d'un équipement au sodium auquel il colle. Un autre objet de l'invention est de procurer un procédé facile et sûr ne présentant pas de danger d'incendie pour enlever le sodium métallique d'un équipement au sodium auquel il colle. D'autres objets et avantages de l'invention deviendront mieux apparents à la lecture de la description qui suit. Le procédé selon l'invention appartient fondamentalement à la sorte de méthode chimique illustrée par lquation (2) et l'on y utilise une solution dans l'eau de potasse comme réactif du sodium métallique. La réaction de l'eau avec le sodium métallique est semblable à celle des alcools; en effet, dans le cas de l'eau, le groupe hydroxyle (OH) de l'eau (HOH), contribue à la réaction tandis que dans le cas de l'alcool, le groupe hydroxyle (OH) de l'alcool (ROH) contribue à la réaction. Et c'est la densité du groupe hydroxyle dans l'eau ou dans l'alcool qui contrôle le taux ou la vitesse de la réaction. Plus la densité du groupe hydroxyle est importante, plus le taux de la réaction devient important. Dans le cas de l'eau, les densités de la vapeur et de la solution dans l'eau sont inférieures à celle de l'eau liquide et le taux de la réaction est-ralenti. Dans le cas des alcools, plus il y a d'atome-de carbone moins la densité relative du groupe hydroxyde est importante et le taux de la réaction est ralenti. On a tenu compte du fait,dans la présente invetion, que la densité du groupe hydroxyle d'une solution dans l'eau est inférieure à celle de l'eau liquide elle-sêmeO Selon l'invention, on utilise une solution dans l'eau de potasse comme réactif du sodium métallique. Une solution dans liteau de potasse présente les avantages suivants corme réactif du sodium métallique : (1) la potasse ne réagit pas avec le sodium métallique; (2) la solution dans l'eau de la potasse est incombustible; (3) la toxicité de la potasse comme ion pour le corps humain est faible et par conséquent la potasse est une substance relativement sure à l'exception de sa forte alcalinité; (4) la solubilité de la potasse dans l'eau est bonne. En effet, on dissout 112g de potasse dans 100g d'eau à 20eC et la potasse abaisse la densité du groupe hydroxyle dans la solution eau-réaction pour ralentir la réaction avec le sodium métallique à un niveau star; (5) la solubilité de l'hydroxyde de sodium-ou soude dans la solution dans l'eau de potasse est élevée; en effet on peut dissoudre environ îOg dans ?OOg d'une solution d'eau saturée de potasse; (6) une solution dans l'eau de potasse a une faible pression de vapeur et par conséquent elle ne se vaporise pas si facilement pendant la réaction; (7) comme la solubilité du carbonate de potassium dans une solution dans l'eau de potasse est élevée, le carbonate de potassium n'est pas précipité msme si la solution dans l'eau de la potasse est utilisée en présence d'air; (8) une solution dans l'eau de potasse décompose l'oxyde de sodium et le carbonate de sodium y est dissous; (9) une solution dans l'eau de potasse ne corrode pas lesmaaux structurebSs que le sodium, l'acier inoxydable (18-8) et autres à de basses températures. On expliquera maintenant le procédé selon l'invention. D'abord, on prépare une solution d'eau saturée de potasse pour ralentir la vitesse de la réaction. Ensuite, un équipement auquel le sodium métallique colle est trempé dans la solution dans l'eau de la potasse pour faire réagir le sodium métallique avec l'eau de la solution et enlever le sodium métallique de l'équipement selon la réaction chimique (2). On utilise la potasse pour abaisser la densité du groupe hydroxyle dans la solution dans l'eau et cela ne contribue pas directement à la réaction chimique. La soude produite par la réaction est dissoute dans la solution de l'eau mais tout excès de soude est déposé dans la solution de l'eau et est mis en suspension tandis que la réaction se passe. En plus de cela, comme de l'eau est consommée pendant laréaction, de la potasse est également déposée. Ces dépôt n'affectent pas la densité du groupe hydroxyle dans la solution dans l'eau ni la continuation de la réaction, mais ils élèvent la viscosité de la solution dans l'eau de potasse et collent aux équipements à nettoyer en empêchant l'opération de nettoyage. Ces dépôts en suspension dansa solution dans l'eau de la potasse peuvent être facilement dissous en ajoutant de l'eau à la solution de potasse.En conséquence, il est nécessaire de contrôler la réaction en ajoutant une quantité appropriée d'eau dans la solution de potasse, pour continuer l'opération de nettoyage Quand la quantité de sodium métallique traité augmente tandis que la réaction se passe, la concentration en soude dans la solution est augmentée en comparaison de celle de la potasse et par suite, si l'une des propriétés physiques et chimiques, par exemple la viscosité, de la solution de potasse est gênée, une bonne quantité de potasse et d'eau doit entre ajoutée à la solution dans l'eau de la réaction. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel - la figure unique montre un mode de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Exemple: L'article à nettoyer 1 qui est un équipement au sodium utilisé dans du sodium métallique liquide et auquel le sodium métallique colle, est suspendu par le moyen d'un crochet 4 dans le récipient 3 contenant la solution d'eau de réaction 2, qui est une solution de potasse dans l'eau. Comme la densité du sodium libéré par l'article à nettoyer 1 sous forme de métal dans la solution 2 est inférieure à celle de la solution, le sodium métallique libéré monte à la surface libre 5.Le sodium métallique flottant à la surface libre 5 fond étant donné la diminution de effet de refroidissement et l'aire superficielle réactive du sodium métallique est agrandie, et en conséquence le taux de la réaction a tendance à augmenté 2normalement. Le filet métallique 6 empoche le sodium métallique libéré de flotter. Le sodium métallique libéré s'arrSte en dessous du sommet du filet 6, et est refroidi par la solution 2 et est nettoyé sous forme d'un solide. Par ailleurs, le récipient 3 est pourvu d'un agitateur 7 d'un tuyau de refroidissement de la solution d'eau 8, d'un dispositif 9 pour enlever l'hydrogène gazeux produit, d'une entrée 10 de la solution de potasse dans l'eau, d'une entrée d'eau 11, d'une conduite de purge 12,et autres0 Selon le procédé de l'invention, on obtient les effets suivants qui sont supérieurs à ceux d'une méthode classique: (1) La vitesse de la réaction selon l'invention peut être facilement contrôlée d'une façon analogue au contrôle de la vitesse de la réaction du sodium métallique avec de l'alcool méthylique, et le sodium métallique peut être traité et enlevé en toute sécurité et rapidement. (2) Les produits réactionnels selon l'invention ne sont pas inflammables à l'exception de l'hydrogène, et par conséquent, le procédé selon l'invention est dépourvu de tout danger d'incendie. (3) La toxicité pour le corps humain, de la solution dans l'eau utilisée selon l'invention et deeproduits de réaction est faible. (4) Les pressions de vapeur de la potasse dans la solution dans l'eau et de la soude des produits réactionnels sont faibles et par conséquent leur libération et leur dispersion à l'extérieur du récipient peuvent être facilement contrôlées. (5) L'oxyde de sodium et le carbonate de sodium peuvent être enlevés par cette invention. (6) Le sodium et les matériaux de la structure comme l'acier inoxydable 18-8 et autres ne sont pas corrodés par cette invention. (7) Le procédé selon l'invention peut s'appliquer à une grande variétéd'applications,c'est-i-dire de la petite échelle de laboratoire au nettoyage des dispositifs importants pour des équipements de traitement du sodium métallique. (8) Le dispositif selon l'invention peut être utilisé à des pressions relativement basses. (9) Quand la réaction de nettoyage est terminée, la solution de potasse dans l'eau -et les produits de réaction (NaOH) collant à l'article à nettoyer peuvent facilement être enlevés par l'eau. (îo) On peut facilement récupérer la potasse et la soude de la solution de réaction. (11) La substance consommée selon la présente invention n'est que de l'eau. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de realisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la revendication qui suit. REVENDICATION Procédé pour enlever du sodium métallique d'un équipement auquel il colle, caractérisé en ce qu'on ait réagir ledit sodium métallique avec une solution de potasse dans l'eau pour former de I'hydrogène gazeux et de la soude, en ce qu'on enlève l'hydrogène gazeux du système, on dissout la soude dans la solution de potasse dans l'eau, on ajoute de l'eau et/ou de la potasse pour les dépôts de soude et de potasse formés par l'augmentation de la quantité du sodium métallique enlevé dans la solution pour dissoudre les dépôts dans la solution dans l'eau de réaction.