Brevet FR2485396A1 — publié le 19811231

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la dénaturation de pièces en uranium. Un moyen classique connu pour dénaturer ces pièces consiste à les soumettre à un simple usinage, celui-ci consistant généralement à découper les pièces par un moyen mécanique tel que la scie circulaire par exemple. Ce procédé présente de nombreux défauts : les opérations sont longues, ce qui en augmente le cout, et de plus on introduit un grand nombre d'impuretés dans les déchets : ces impuretés peuvent être des particules d'acier ou d'autres métaux,arrachées aux différentes machines, sans compter les risques d'oxydation des pièces à dénaturer. Or, les pièces en uranium destinées à l'industrie nucléaire doivent être d'une très grande pureté, ce qui néçessite pour les déchets un traitement spécial avant de les recycler ou de les envoyer à la fonderie. La présente invention a précisément pour objet un procédé qui remédie à ces inconvénients en rendant le processus de dénaturation plus rapide, donc plus économique et avec lequel on ne risque pas d'introduire d'impuretés dans les déchets d'uranium. Selon la caractéristique essentielle du procédé objet de l'invention, celui-ci consiste à fragiliser d'abord les pièces à dénaturer par trempage à basse température, puis à les concasser à l'aide d'une masse tombante qui est elle-même en uranium. D'une part ceci est une application de la propriété qu'ont tous les matériaux métalliques de devenir fragiles et cassants dès que la température est inférieure à une valeur Ts dite "température de transition ductile-fragile". Ils se rompent alors facilement sous l'action d'un choc. D'autre part, le fait que la masse tombante soit réalisée dans le même matériau que les pièces à casser supprime le risque d'introduire des impuretés dans les déchets ceux-ci sont donc directement réutilisables pour les applications où une très grande pureté de l'uranium est exigée. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé exposé ci-dessus. Selon la caractéristique essentielle de ce dispositif, celui-ci comporte un poste de chargement, un poste de trempage à basse température, un poste de concassage équipé d'une masse tombante en uranium, ces trois postes étant sensiblement alignés suivant un même plan vertical, un système d'évacuation des pièces concassées et des moyens permettant de déplacer les pièces à dénaturer entre ces différents postes. Selon une autre caractéristique du dispositif objet de l'invention, les moyens permettant de déplacer les pièces à dénaturer entre les différents postes du dispositif comprennent un panier en acier inoxydable destiné à contenir les pièces et dont les parois sont percées de trous, afin d'y introduire un fluide cryogénique, deux bras parallèles munis chacun d'un vérin destiné à manoeuvrer le panier, ces deux bras étant rendus solidaires afin de pouvoir pivoter simultanément autour d'un axe horizontal perpendiculaire au plan d'alignement des différents postes du dispositif, un vérin dont le mouvement commande le pivotement des bras parallèles autour de l'axe horizontal précité, deux vérins montés chacun sur l'un desdits bras parallèles, ces vérins permettant le renversement du panier par l'intermédiaire d'un basculeur, afin que les pièces à dénaturer tombent dans une trémie inclinée permettant l'alimentation du poste de concassage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 est une vue d'ensembie, en élévation du dispositif de dénaturation de pièces en uranium objet de l'invention - la Fig. 2 est une vue de dessus schématique de l'ensemble du dispositif de la Fig. 1 - la Fig. 3 est une demi-vue en coupe partielle agrandie des systèmes d'accrochage et de basculement du panier, suivant la ligne II-II de la fig. 1 - la Fig. 4 est une demi-vue de dessus, partielle et schématique des systèmes représentés sur la fig. 3 - la Fig. 5 est une vue schématique agrandie, en élévation, du poste de concassage, et - la Fig. 6 est une vue de dessus partielle, agrandie, suivant la ligne VI-VI de la fig. 5. La fig. 1 représente l'ensemble du.:dispositif de concassage. Ce dispositif comporte tout d'abord un poste de chargement 2 par où arrive le chariot 4 contenant les pièces à dénaturer. Un palan 6, ainsi que des ventouses 8 et des pinces 10, permettent de transférer les pièces du chariot 4 dans un panier 12 en acier inoxydable, dont les parois sont percées de trous afn de permettre l'introduc- tion d'un fluide cryogénique. Deux bras parallèles 16 pouvant pivoter simultanément autour d'un axe 18 permettent de déplacer le panier 12, d'une part depuis le poste de chargement 2 jusqfi'au poste de trempe 20, d'autre part du poste de trempe 20 à une trémie inclinée 34 servant à alimenter le poste de concassage 22 (Fig. 2). En outre, les bras 16 supportent chacun d'une part un vérin 14 permet-tant la montée et la descente du panier lorsque celui-ci est au-dessus du poste de trempe 20, d'autre part un vérin 23 agissant sur le basculeur 13 pour permettre le renversement du panier lorsque celuici est au-dessus de la trémie 34. Les figures 3 et 4 montrent plus en détail les systèmes d'accrochage et de basculement du panier. Sur la fig. 3, on voit d'abord le panier 12, équipé de deux anses 15 qui lui permettent, par l'intermédiaire de deux axes 47 de reposer sur des supports 19. Ces derniers sont solidaires des vérins 14, ce qui permet de monter et descendre le panier lorsque les bras 1 6 se trouvent en position verticale. Le basculeur 13 apparaît plus clairement sur la fig. 4 : on voit qu'il est muni de deux prolongements 21 lui permettant de reposer par l'intermédiaire de deux axes 25 sur des supports 27 ces derniers étant solidaires des bras parallèles 16. Les axes 25 du basculeur et 17 du panier sont dans le prolongement les uns des autres. La fig. 3 montre par ailleurs que les prolongements 21 du basculeur 13 sont solidaires des vérins 23 par l'intermédiaire des pièces de liaison 29. Ces prolongements 21 sont situés en arrière du plan de la figure 3, alors que le corps du basculeur, représenté en traits mixtes, est en avant du plan de la figure. Le basculeur comporte en outre une échancrure 31 permettant le passage des pièces en uranium lorsque le panier 12 est renversé. Lorsque le vérin 23 est mis en action, il pousse les prolongements 21 du basculeur 13 vers l'arrière du plan de la fig. 3 : le basculeur pivote autour de ses axes 25 et vient en contact avec le panier 12 qui pivote à son tour, dans le même sens, autour de ses axes 17. Lorsque le panier î2 est suffisamment incliné, les pièces qu'il contient tombent à travers l'échancrure 31 dans la trémie inclinée 34 servant à alimenter le poste de concassage. Le fait que les axes 17 du panier et 25 du basculeur soient alignés permet à ces deux pièces de pivoter simultanément sans qu'il y ait glissement de l'une par rapport à l'autre. Dans le mode de réalisation préféré décrit ici, le poste de trempe 20 comporte essentiellement un bac 26 contenant de l'azote liquide (Fig. 1). L'isolation de ce bac 26 est assurée par une double paroi 28 réalisant une chambre vide d'air 30 et par un couvercle amovible 32. La fig. 5 montre plus en détail le poste de concassage 22 : celui-ci comporte essentiellement une trémie inclinée 34 par où arrivent les pièces en uranium ayant subi l'opération de fragilisation, un tiroir 36 recevant les pièces, un tas en acier servant d'enclume 38, qui peut être éventuellement recouvert d'uranium afin de ne pas introduire d'impuretés dans les déchets, et une masse tombante en uranium 40. Sur la fig. 5, on voit également une tour cylindrique en acier 42 servant à guider la masse 40 pendant sa chute. Cette masse est retenue par une courroie 44 qui passe sur un treuil 46 et sous un galet presseur 48, lui-même actionné par un vérin 49. Un moteur électrique 50 permet de manoeuvrer le treuil tandis que quatre index en acier 52 actionnés grâce d des vérins 54 par l'intermédiaire des plaquettes 53 empêchent toute chute accidentelle de la masse (Fig. 6).Un vérin 54 agit sur deux index 52. Si lton se reporte à nouveau à la fig. 1, on voit le système d'évacuation qui comporte un récipient 56, recevant les déchets par l'entonnoir 58. Un vérin 60 permet de pousser le tiroir 36 pour évacuer les déchets à travers l'entonnoir 58. Une opération de concassage se déroule de la manière suivante : les pièces à denaturer arrivent au poste de chargement dans le chariot 4. A l'aide du palan 6, des ventouses 8 et des pinces 10, l'opérateur transfère les pièces dans le panier 12. Le vérin 24 est ensuite mis en action afin de faire pivoter les bras parallèles 16 autour de l'axe 18 et amener le panier 12 au-dessus du bac de trempe 26. Le couvercle amovible 32 est retiré, puis les vérins 14 sont mis en action afin de faire descendre le panier 12 dans le bain d'azote liquide. La trempe est jugée suffisante lorsqu'à ltévaporation importante d'azote, due à la capacité calorifique des pièces trempées, succède l'émission normale de vapeurs indiquant que l'équilibre des températures azote-pièces est atteint. A ce moment, les vérins 14 sont à nouveau mis en action et le panier 12 quitte le bac de trempe. On agit à nouveau sur le vérin 24 pour amener les bras parallèles 16 à une position telle que le panier 12 soit au-dessus de la trémie 34. Le vérin 23 est alors mis en mouvement afin de renverser le panier 12 par l'inter- médiaire du basculeur 13 pour que les pièces en uranium tombent dans la trémie 34 et dans le tiroir 36. A ce moment, la masse en uranium 40 se trouve en position haute, maintenue par la courroie 44 qui passe sur le treuil 46. Le galet 48 presse la courroie 44 contre le treuil 46. Pour le concassage, on retire d'abord les index 52 en actionnant les vérins 54, puis le galet presseur 48 est desserré : à ce moment, le treuil 46 "tourne fou" et la masse en uranium 40 tombe en chute libre sur les pièces à casser le long du guide-masse 42. Pour relever la masse 40, on actionne le vérin 49 afin de presser la courroie 44 contre le treuil 46 ce dernier est mis en mouvement grâce au moteur 50 puis, lorsque la masse en uranium 40 est ramenée à sa position haute, les index 52 reviennent à leur-position initiale afin de prévenir une chute intempestive de la masse 40. Enfin le vérin 60 pousse le tiroir 36, ce qui a pour effet d'amener les déchets métalliques au-dessus de l'entonnoir 58 d'où ils tombent dans le récipient 56. Ce dernier est évacué tandis que le vérin 60 ramène le tiroir 36 à sa position initiale. L'invention présente de nombreux avantages par rapport à l'art antérieur qui consistait en un simple usinage des pièces à détruire : le procédé est rapide, donc économique, car on peut détruire une quantité importante de pièces au cours d'un cycle de la machine, environ 100 kg dans le mod-e de réalisation préféré décrit ici. De plus, la masse tombante étant elle-même en uranium, on ne risque pas d'introduire des impuretés ou des éléments étrangers dans les déchets : ceux-ci peuvent être immédiatement recyclés ou envoyés à la fonderie ce qui diminue encore le coût des opérations de retraitement. Les applications sont diverses : réduction de volume pour stockage, dénaturation pour protection d'un secret industriel en masquant une forme, recyclage et retraitement de déchets métalliques quelconques. On obtient un concassage propre dès lors que la masse t-ombante est réalisée dans le même matériau que les pièces à détruire. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la dénaturation de pièces métalliques caractérisé en ce que les pièces à dénaturer sant d'abord fragilisées par trempage à basse température puis concassées à l'aide d'une masse tombante (40) qui est réalisée dans le même matériau que les pièces à dénaturer. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pièces à dénaturer et la masse tombante (40) sont en uranium. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte un poste de chargement (2), un poste de trempage à basse température (20), un poste de concassage (22) équipé masse masse tombante en uranium (40), ces trois postes étant sensiblement alignés suivant un même plan vertical, un système d'évacuation des pièces concassées et des moyens permettant de déplacer les pièces à dénaturer entre ces différents postes. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens permettant de déplacer les pièces à dénaturer entre les différents postes comprennent un panier (12) en acier inoxydable destiné à contenir les pièces à dénaturer et dont les parois sont percées de trous afin de permettre l'introduction d'un fluide cryogénique, deux bras parallèles (16), munis chacun d'un vérin (14), destiné à manoeuvr-er le panier (12), ces deux bras étant rendus solidaires afin de pouvoir pivoter simultanément autour d'un axe horizontal (18) perpendiculaire au plan d'alignement des différents postes du dispositif, un vérin (24) dont le mouvement commande le pivotement des bras parallèles (16) autour de l'axe (t8), deux vérins (23) montés chacun sur l'un desdits bras parallèles (16), ces verins (23) permettant le renversement du panier (12) par l'intermédiaire d'un basculeur (13) afin que les pièces à dénaturer tombent dans une trémie inclinée (34) permettant l'alimentation du poste de concassage (22). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que le poste de chargement (2) comporte un chariot (4) pour l'introduction des pièces à dénaturer et un palan (6) muni de ventouses (8) et de pinces (10) permettant de transférer les pièces du chariot (4) dans le panier (12). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que le poste de trempage à basse température (20) est constitué par un bac (26) contenant de l'azote liquide et isolé thermiquement grâce à une double paroi (28) et un couvercle mobile (32). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisé en ce que le poste de concassage comporte une trémie (34) permettant l'introduction des pièces après trempage, un tiroir (36) recevant les pièces, une enclume (38) en acier, une masse tombante en uranium (40), des moyens permettant de manoeuvrer la masse tombante en uranium (40). 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'enclume (38) est recouverte d'uranium pour éviter d'introduire des impuretés dans les déchets. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens permettant de manoeuvrer la masse tombante en uranium comprennent une tour cylindrique (42) en acier servant à guider la masse en uranium (40) pendant sa chute, une courroie (44) permettant de relever la masse en uranium (40), un treuil (46) sur lequel passe la courroie (44), un galet presseur (48) permettant de presser la courroie (44) contre le treuil (46), un moteur électrique (50) permettant de manoeuvrer le treuil (46), des index en acier (52) empechant une chute accidentelle de la masse (40). 10. Dispositif selon l'une quelconque des re vendicati ons 3 à 9 caractérisé en ce que le système d'évacuation des pièces concassées comporte un récipient (56) destiné à recevoir les déchets, un entonnoir (58) permettant de guider les déchets vers le récipient (56), un vérin (60) actionnant le tiroir (36) afin de pousser les déchets dans ltentonnoir-(S8).