Brevet FR2463483A1 — publié le 19810220

L'invention sO rapOrte à un procédé de traitement d'éléments combustbles use de réacteurs nucléaires, suivant lequel ces élmenfts eomuoibles sont extraits du réacteur et introduits dans un cipient d'inspection immergé dans un liquide, puis mn 8chantllon du liquide est prélevé dans le récipient d'inspection, sur lequel la radioactivité d'au rmoins un nuclide est mesurêe, et ensuite les éléments com- bustibles intacts sent ransfors à l'intérieur de récipients de transport dans lescuiels ils sont dirigs vers un lieu de stockage ou une s-allation de retraitement. La première partie de ce procédé, servant à la détection de défauts sur des éléments combustibles, est connue sous le nom de "proódé wet-sipping". Ici, dans le récipient d'inspeetion ouvert en haut et en bas, placé dans Un bassin de stockage Pour éléments combustibles à environ dix mètres sous de l'eau ou de l'acide borique est introduit res- pectivement un unique élément colobustible, puis le récipient d'inspe tion est fermé en haut et séparé par formation d'un cow3sin d'air d'un agenement de refroidissement à circula- lion Katureile. Dnthn 3 aa déeroissance radioactive, l'élément combustible s'éeauffe de sorte que des produits de fission sont libérés dans la phase aqueuse lorsque éventuellesent la gaine de lélément combustible présente des défauts d'étan- ehéité. La détection de certains produits de fission par prélèvement d'eau dans le réScipient renseigne sur la présence de défauts sur leél6'ment eombustible. Etant donné que d'une part une durée d', ehautffemernt minimal doit etre observée avant le prélèvesent de l'ehantillen, que d'autre part la détection des produits de fission dans léehantillon prélevé après échauffement est relati@veent difficile et imprécise en raison de la contasination de l'eau du bassin par les produits de fission - de sorte qulon doit parfois répéter le prélèvement et la mesure - et qu'en outre chaque élément eombustible est eozaminé individuellement, la mise en oeuvre du procédé prend beaaeoup de temps, Les éléments combustibles usés intacts sont alors introduits en pratique, après un certain temps passé dans le bassin de stockage, dans des récipients de transport, puis tansportés en vue d'un stockage intermédiaire ou d'un retraitement. Pendant le transport de ces récipients, les impuretés superficielles adhérant aux éléments combustibles se détachent. Du fait d'un cumul des activités de tais impuretés radioactives et de la dose d'irradiation correspondante, on doit procéder après un nombre guère élevé d'utilisations à une décontami- nation de l'intérieur des récipients de transport, te qui nécessite dans la centrale nucléaire ou dans l'usine de re- traitement un important déploiement de matériel et de per- O10 sonnel et s'accompagne d'une notable dose d'irradiation pour le personnel. L'invention a pour but de permettre d'effectuer plus rapidement la détection de défauts affectant des éléments combustibles et l'élimination des impuretés superficielles au cour des manipulations correspondantes. A cet effet, dans un procédé du genre indiqué au début, l'invention est caractérisée par le fait qu'on intro- duit ensemble plusieurs éléments combustibles dans le récipient d'inspection, qu'iimédiatement après on obture complètement le récipient d'inspection vis-à-vis du liquide qui l'entoure extérieurement et on échange la quantité de liquide se trouvant dans le récipient d'inspection avec un agent désionisé (delonat), (c'est-à-dire de l'eau déminérali- sée et/ou exempte de produits de fission et d'activation) puis qu'on prélève dans le récipient d'inspection en tant qu'échantillon de liquide un courant d'agent désionisé de débit constant et qu'on mesure de manière continue la radioactivité de ce courant en fonction de la température, et qu'ensuite on soumet les éléments combustibles se trouvant dans le récipient d'inspection à des ultra-sons et on élimine du récipient d'inspection au moyen d'un courant de circula- tion d'agent désionisé et du circuit de circulation d'agent désionisé au moyen d'un étage de séparation les particules d'impuretés superficielles radioactives qui se détachent des éléments combustibles. L'invention met ici à profit tout d'abord le fait qu'il suffit, dans le cas d'une pluralité d'éléments combus- tibles uses, pour la détection de débuts d'éléments combo*s, d'examiner tout d'abord en quelque sorte globalement l'en- semble des éléments combustibles et, seulement après mise en évidence d'un défaut, d'effectuer un essai de "wet- sipping" individuel. On obtient ainsi déjà une-économie de temps évidente. Leinvention exploite en outre le fait qut'une détermination sans erreur des défauts affectant des éléments combustibles peut etre réalisée sensiblement plus rapidement que Jusqu'ici lorsqu'on effectue la détection des produits de fission non pas sur un échantillon de l'eau du bassin de stockage, mais sur un agent désionisé et non pas à l'aide de mesures séparées, mais d'un relevé continu ou quasi continu de l'activité d'au moins un radionuclide (par exemple le césium 137) en fonction de la température, car la pente du tracé correspondant de l'activité d'éléments combustibles intacs diffère très fortement de celle du tracé relatif à des éléments combustibles défeetueux. Enfin, l'invention repose sur le fait que la configuration fermée du récipient d'inspection,neécessaire pour ieconnattre les défauts d'éléments combustibles conformément à l'invention, permet sans diffieulté une élimination subséquente des- impuretés superficielles lorsque les éléments combustibles sont traités par des ultra-sons et que les impuretés sont éliminém par une voie de purification séparée, de sorte que le bassin de stockage n'est pas affecté supplémentairement et qu'en outre une eoûteuse décontamination ultérieure des récipients detransport devient superflue. Afin d'empceher tout mélange néfaste de l'eau du bassin de stockage et de l'agent désionisé, il convient de chasser du récipient d'inspection obturé tout d'abord la quantité de liquide se trouvant dans celui-ci par de l'air comprimé et ensuite l'air comprimé par l'agent désionisé. Pour la mesure subséquente de l'activité du radionuclide, il suffit de maintenir à une valeur négligeable par rapport à la quantité totale d'agent désionisé se trouvant dans le récipient d'inspection la quantité d'agent désionisé prélevé au t6tal du récipient d'inspection en tant qu'échantillon de liquide. L'invention a également pour objet un récipient d'inspection permettant de mettre en oeuvre le procédé défini ci-dessus. Ce récipient est caractérisé par le fait qu'il est conçu pour recevoir simultanément une pluralité d'éléments combustibles et peut être complètement obturé à l'encontre de toute pénétration du liquide environnant et comporte: a) au moins deux tubulures pour l'échange liquide/agent désionisé; b) une conduite d'évacuation d'agent désionisé équipée d'un appareil de mesure de la température et de la radio- activité; c) des générateurs d'ultra-sons réglables placés dans son volume intérieur; d) une conduite de circulation d'agent désionisé pourvue d'un séparateur pour les impuretés superficielles. Dans une forme d'exécution préférée, la conduite d'évacuation de l'agent désionisé peut être branchée en paral- lèle sur la conduite de circulation d'agent désionisé, en amont du séparateur suivant le sens d'eécoulement de l'agent désionisé; l'appareil de mesure de la radioactivité peut alors être utilisé pour le eontr81e de l'opération de puri- fication. Le séparateur comprend de préférence un filtre méceanique et un échangeur d'ions. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente schématiquement un récipient d'inspection selon l'invention. La figure 2 représente un diagramme radioactivité/ température pour un élément combustible intact (I) et pour un élément combustible intact (I) et pour un élément com- bustible défectueux (II). Le récipient d'inspection 1 représenté à la figure /, Q&mbuatible / 1 est destin au traitement d'élmbUtu-se réacteurs nucléaires. Il est conçu pour recevoir simultanément une pluralité d'éléments combustibles et peut être complètement obturé à l'encontre de toute pénétration du liquide environinit I% oompoEteen_9Sl trqe diÉa: tl uures.poïr u'ch@.nge liquid/ /vme onsult e d evacuation a agent slnle Eb6io-iequ/lpeund p5_apparel37te mesure de la température et de la radioactivité et d'une premiere pompe de eirculationl 4, des gnérateurs d'ultra-sons 6 placés dans son volume intérieur et uLne conduite 10 de circulation d'agent désionisê pourvule d'tun séparateur 7, 8 pour les impuretés superficielles, qui comprend un filtre mécanique 7 et un dchangeur d'iorns 8 et de-un autre pompe 9. De telles impuretes supeprieielles sont dénomées également "crasse", et le séparateur pour ces iîpuretés également "séparateur de erasS. On a indiqué également en tirets sur la figure 1 que la eonduite 5 dt6vaeuation de l'agent désionisé peut!tre bran- chée en parallèle sur la conduite 10 de eireulation d'agent désionisé, en amont du séparateur 7, 8 suivant le sens d'écoulement de l'agent désionisé. On introduit ensemble plusieurs éléments combus- tibles usés dans le récipient d'inspeetion 1, lequel est mlîiergé dans un La.zsin de stockzage contenant un liquide (eau/aeide borique), ImediateremEant après, on obture eomplè- temsnt le récipient d'irspection 1 vis-à-vis du liquide qui l'entoure extérieauemsnt. On cehange alors la quantité de liquide se trouvet dans le réeipient d'inspection 1 avec un agent désionisée, en chassant tout d'abord le liquide provenant du bassin de stockage par de l'air eomprimé et ensuite l'air compriL4 par l'agent désionisé. Puis on pré- lève dans le récipient d'inspection 1 en tant qu'échantillon de liquide, via la ondtuite d'évacuation 5, un courant d'agent désionisé de d6bit constant, dont la quantité totale est maintenue a une valeur négligeable par rapport à la quantité tèotale d'agent slensé se tro-auvant dans le réei- pient d'inspect'ion 1 et qui est. renvoyi, âventuellement via le lranchement parallèle de la conduite 5 d'évacuation de l'agent désionisé reprisentî en tirets sur la figure l, par la conduite 10 de circulation de l'agent dèsionisé dans le récipient d'inspection 1. A l'aide de l'appareil de mesure 3 mesurant la température et la radioaetivité, on mesure et on enregistre de manière continue par exemple l'aetivité gamma dui eésium 157 en fonction de la température. Par comparaison avec le diagramme représenté sur la figure 2, on peut reconnaTtre très rapidement, en considérant la pente des courbes, si les éléments combustibles sont intacts ou si un élément est défectueux. Lorsqu'un défaut est constaté, l'élément défectueux est éventuellement déterminé en effec- tuant un essai individuel de "wet-sipping". Ensuite, on soumet les éléments combustibles se trouvant dant le réci- pient d'inspection 1 à des ultra-sons de différentes fré- quences, engendrés par des générateurs 6, afin de détaeher la crasse, c'est-à-dire les impuretés superficielles, des éléments combustibles. La crasse est éliminée du récipient d'inspection 1 par mise en service de la pompe 9 de la conduite de circulation de l'agent désionisé, sur laquelle est branchée pour contr8le la conduite d'évacuation de l'agent désionisé. L'agent désionisé chargé de la crasse emprunte la conduite de circulation 10 via le séparateur 7, 8 et, de là, une fois purifié, il est renvoyé dans le récipient d'inspection 1. Ensuite, les éléments combustibles intacts sont transférés à l'intérieur de récipients de transport dans lesquels ils sont dirigés vers un lieu de stoc#age ou une installation de retraitement. Etant donné que la crasse a été précédemment éliminée, les récipients de transport ne peuvent plus ttre contaminés par elle. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement d'éléments combustibles uses de réacteurs nucléaires, suivant lequel ces éléments combustibles sont extraits du réacteur et introduits dans un récipient d'inspection immergé dans un liquide, puis un échan- tillon du liquide est prélevé dans le récipient d'inspection, sur lequel la radioactivité d'au moins un nuclide est mesurée, et ensuite les éléments combustibles intacts sont transférés à l'intérieur de récipients de transport dans lesquels ils sont dirigés vers un lieu de stockage ou une installation de retrai- tement, caractérisé par le fait qu'on introduit ensemble plu- sieurs éléments combustibles dans le récipient d'inspection, qu'immédiatement après on obture complètement le récipient d'inspection vis-à-vis du liquide qui l'entoure extérieurement et on échange la quantité de liquide se trouvant dans le réci- pient d'inspection avec un agent désionisé, puis qu'on pré- lève dans le récipient d'inspection en tant qu'eéchantillon de liquide un courant d'agent désionisé - - - - - de débit constant et qu'on mesure de manière:continue la radioactivité de ce courant en fonction de la température, et qu'ensuite on soumet les éléments combustibles se trouvant dans le récipient d'inspection à des ultra-sons et on élimine du récipient d'inspection au moyen d'ur6ourant de circulation d'agent dé- sionisé et du circuit de circulation d'agent désionisé au moyen d'un étage de séparation les particules d'impuretés superficielles radioactives qui se détachent des éléments combusties. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on chasse du récipient d'inspection obturé tout d'abord la quantité de liquide se trouvant dans celui-ci par de l'air comprimé et ensuite l'air comprimé par l'agent désionisé. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait qu'on maintient à une valeur négligeable par rapport à la quantité totale d'agent désionisé se trouvant dans le récipient d'inspection la quantité d'agent désionisé prélevée au total du récipient d'inspection en tant quehan- tillon de liquide. 4.- Récipient d'inspection permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'wne quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le tait qu'il est conçu pour recevoir simultanément une pluralité d'éléments combustibles et peut Otre complètement obturé à l'encontre de toute pénétration du liquide environnant et comporte: a) au moins deux tubulures (2) pour l'échange liquide/ agent désionisé; b) une conduite d'évacuation (5). d'agent désionisé équipée d'un appareil (3) de mesure de la température et de la radioactivité; c) des générateurs d'ultra-sons (6) réglables placés dans son volume intérieur; d) une conduite (10) de circulation d'agent désionisé pourvue d'un séparateur (7, 8) pour les impuretés super- ficielles. 5.- Récient selon la revendication 4, earacté- risé par le fait que la conduite (5) d'évacuation de l'agent désionisé peut Otre branchée en parallèle sur la conduite (10) de circulation d'agent désionisé, en amont du séparateur (7, 8) suivant le sens d'écoulement de l'agent désionisé. 6.- Récipient selon la revendication 4 ou 5, carac- térisé par le fait que le séparateur (7, 8) comprend un filtre mécanique (7) et un échangeur d'ions (8).