Brevet FR2482766A1 — publié le 19811120

i 2482766 L'invention concerne un procédé pour l'inclusion de déchets solides en grains et en morceaux, à radio- activité forte et moyenne, en particulier contenant du tritium, dans une matrice métallique, en vue de leur stockage définitif. Au cours du fonctionnement de réacteurs nucléaires et d'autres installations de l'industrie nucléaire,-en particulier lors du retraitement d'éléments combustibles brûlés provenant des réacteurs à eau légère, il se produit des déchets solides, à radioactivité forte ou moyenne, par exemple de la mitraille, des pièces détachées, des morceaux de tête ou de pied d'éléments combustibles, des gaines d'éléments combustibles, des écarteurs, ressorts, boulons et autres petites pièces, qui doivent être conditionnées et stockées de façon à ne pas nuire à l'envi- ronnement. Selon l'état actuel de la technique, on l'obtient par inclusion des déchets radioactifs dans du béton puis stockage ultérieur dans une formation géologique appropriée. Les déchets à radioactivité moyenne et forte doivent à cet effet être conditionnés et stockés de sorte que la température au centre des produits ne dépasse pas 90 à 950C. La dilution de ce fait nécesssaire des déchets et l'augmentation du volume de stockage influencent défavorablement le bétonnage. Un autre inconvénient réside en ce que les déchets solides bétonnés, en particulier les gaines d'éléments combustibles, peuvent libérer du tritium. Les documents DE-OS 2 628 144 et 2 717 389 décrivent des procédés selon lesquels les déchets sont inclus dans une matrice métallique. L'inclusion s'effectue par remplissage de l'espace resté vide entre les déchets solides avec du métal en fusion constitué d'aluminium ou de métaux à bas point de fusion comme le plomb, l'étain, le zinc, le cuivre ou des alliages. On connaît également l'inclusion de gaines d'éléments combustibles dans du verre, ou la solidi- fication de déchets solides radioactifs, par fusion avec des additifs, en un bloc compact. Tous ces procédés présentent cet incon- vénient, que l'emploi de températures élevées durant l'pération de solidification entraîne la libération de radio-nucléides vola- tils, comme par exemple le tritium ou le ruthénium, qui doivent 2 2482706 être séparés et éliminés des gaz rejetés. L'invention a donc pour objectif de réaliser un procédé pour l'inclusion de déchets radioactifs, en particulier contenant du tritium, dans une matrice métal- lique, selon lequel on n'emploie pas de températures élevées et qui permet d'améliorer simultanément la conductivité ther- mique et la capacité de rétention du tritium par le produit final, et qui permet de diminuer la lixiviation des radionu- cléides en cas d'incident. A cet effet, l'invention propose un procédé caractérisé en ce que les déchets sont transformés en corps moulés par pressage avec une poudre métallique à la température ambiante. Les corps ainsi moulés sont introduits de préférence dans des récipients de stockage définitif, de préfé- rence des fûts en acier inoxydable, comme on en utilise pour les déchets radioactifs en verre et en céramique. Il est particulièrement avantageux de produite, en pressant à plusieurs reprise les déchets solides et la poudre métallique, dans le récipient de stockage définitif, un bloc compact, qui est-en liaison ferme avec les parois du récipient et qui permet ainsi une bonne évacuation de la chaleur. Le moulage à froid par pressage est possible avec presque toutes les poudres métalliques. La compo- sition de la matrice métallique peut être ainsi adaptée et amenée à une qualité optimum pour chaque application, en tenant compte du type et de la composition des déchets, du type de stockage final et de la formation géologique, ainsi que des propriétés du produit concernant les cas d'accident. Pour la solidification de gaines d'éléments combustibles, en particulier au point de vue de la rétention du tritium, l'aluminium ou des alliages AlMg résistant à la corrosion sont particulièrement bien adaptés. Un autre avantage du procédé faisant appel au pressage réside en ce que la fonction de barrière du conteneur de stockage final peut être avantageusement améliorée. Par l'emploi d'un récipient intérieur ou d'une doublure intérieure, faits d'une matière adaptée à chaque application, et formage à froid subséquent, on peut obtenir une liaison homogène, sans fentes ni fissures, entre les déchets et les parois du récipient. 4j La libération du tritium peut être encore réduite, avant tout, 2 24827566 au moyen d'une couche supplémentaire d'aluminium sur le récipient qui empoche la lixiviation du produit final, par l'eau ou des lessives corrosives, en cas d'accident. On peut de cette manière, préparer facilement des inclusions avec 2 à 4 barrières. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples décrits ci-après. EXEMPLE 1 - Cnmme déchets simulés, on se sert de morceaux de gaines d'éléments combustibles, pré-compactés, d'environ 50 mm de long, le liant étant de la poudre d'aluni- nium. Pour la fabrication des corps moulés on répand de la poudre d'aluminium, en un lit sur lequel on répartit-une couche des morceaux de gaines d'éléments combustibles, on recouvre de poudre puis on précompacte-par un pressage léger. Après plusieurs répétitions de cette opération on obtient des corps moulés par un pressage final sous une pression spécifique de -6 Mp/cm. Une fois terminé, le corps pressé présente les - propriétés suivantes; charge en déchets 57 % en poids densité 4,3 g/cm3 En augmentant le nombre de couches, on peut encore améliorer le traitement des déchets et réduire ainsi la proportion de liant nécessaire. EXEMPLE 2 - Des morceaux de mitraille cisaillés de cm de longueur d'arête au maximum sont introduits avec de la poudre d'acier inoxydable, dans un récipient en acier (300 mm de 0), pré-pressés par couches, puis conditionnés par formage à froid sous 5-6 Mp/cm. A l'aide du pressage, on obtient une liaison exempte de fissures entre le récipient et le produit. Une fois terminée la pièce pressée présente les propriétés suivantes charge en déchets densité 57 % en poids 7,7 g/cm3 24827$6 REVENDICATIONS -1.- Procédé pour l'inclusion de déchets en grains ou en morceaux, radioactifs, contenant en particulier du-tritium, dans une matrice métallique, procédé caractérisé en ce que les déchets sont pressés avec une poudre métallique, à la température ambiante, en corps moulés. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de pressage est effectuée dans un récipient de stockage définitif et que par pressages répétés des déchets et de la poudre métalJique, on obtient un bloc compact, solidement lié avec les parois du récipient de stockage définitif. 3.- Procédé selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que la capacité de rétention du récipient de stockage définitif pour les matières radioac- tives est améliorée par une garniture ou une doublure intérieure. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, comme poudre métallique, on utilise de l'aluminium ou un alliage aluminium- magnésium. 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