Brevet FR2482764A1 — publié le 19811120

L'invention concerne un procédé pour l'inclusion de déchets métalliques radioactifs, contenant du tritium, en particulier de gaines d'éléments combustibles et de parties fines contenant du tritium, qui doivent être enrobés de béton pour le stockage définitif. Lors du retraitement d'éléments combus- tibles brûlés, provenant des réacteurs à eau légère, on obtient des déchets solides radioactifs, en morceaux contenant du tritium, surtout des gaines d'éléments combustibles, des ressorts, des boulons et autres petites pièces, qui doivent être stockés de façon à ne pas nuire à l'environnement. Dans l'état actuel de la technique, on l'obtient par inclusion des déchets solides radioactifs, conte- nant du tritium, dans du béton, et stockage définitif dans ne mine de sel. Comme il n'est pas exclus dans ces conditions qu'il se produise une migration du tritium dans le béton et ainsi une libération éventuelle de tritium on a formulé des réserves contre ce procédé. D'autres procédés selon les documents DE-OS 2 628 144 et 2 717 389 coristent en ce que les déchets solides sont inclus par fusion dans une matrice métallique. L'inclusion s'effectue en remplissant les espaces vides par un métal en fusion; constitué par de l'aluminium ou de préférence de métaux à bas point de fusion comme le plomb, l'étain, le zinc, le cuivre, ou des alliages. On a proposé aussi d'inclure par fusion des gaines d'éléments combustibles dans du verre, et de solidi- fier le tout en bloc compact au moyen d'additifs. Or tous ces procédés compvrtent de graves inconvénients, qui sont dus à l'emploi de températures élevées durant l'opération de solidification. En effet, des radionucléides volatils sont alors libérés des matières à inclure, en particulier du tritium et du ruthénium, qui doivent être séparés des gaz reje- tés et éliminés. De plus, l'utilisation de températures élevées rend nécessaire la mise en oeuvre d'appareils et de fûts de stockage d'un coût élevé, et il peut- se produire en raison des différences de retrait verre/métal ou métal/métal lors du refroi- dissement, des fissures, diminuant en cas d'incident la résis- tance à la lixiviation. 2 2 48; 76 4 L'invention a pour objectif de trouver un procédé pour l'inclusion de déchets métalliques radioactifs contenant du tritium., en particulier de gaines d'éléments combustibles, dans du béton, en vue d'un stockage définitif, qui empêche de façon sûre la libération de tritium ou d'autres matières radioactives volatiles. A cet effet, l'invention propose un procédé caractérisé en ce que les déchets métalliques sont incorporés avant leur inclusion dans le béton, à basse tempéra- ture, dans un corps métallique peu perméable au tritium. Les morceaux de tube d'éléments combustibles, les morceaux d'écar- teurs et pièces intérieures sont de préférence versés dans un récipient en métal qui, après formage à froid par laminage ou pressage, entoure hermétiquement son contenu. Comme récipients, on peut utiliser avantageusement des tubes ronds ou profilés, fermés d'un côté, en un métal quelconque, de préférence de l'acier inoxydable ou de l'aluminium. Comme diamètre de tube on utilise par exemple des dimensions nominales de 10 à 300 mm, pour des épaisseurs de paroi de 0,5 à 3 mm. L'incorporation par laminage dans des profilés en forme de U est également possible. On introduit les morceaux des éléments combustibles contenant du tritium (environ 5 cm de long selon le procédé de cisaille) dans des sections de tube dont la longueur est adaptée au bloc de ciment prévu. On ferme alors l'extrémité du tube en la repliant de sorte que l'échappement de l'air reste possible au cours du laminage ou pressage en plaque subséquent. La matière qui est à l'intérieur est alors compactée et aplatie. Au dernier passage dans le laminoir, lIextrémité ouverte aux gaz doit être fermée hermétiquement. Lorsqu'on utilise des profilés en forme de U, on fait s'y ranger en secouant, côte à côte un certain nombre de gaines d'éléments combustibles autres dans la matrice, et on les compacte par pressage. Cette dernière opération peut être répétée plusieurs fois. Ensuite, le récipient est fermé hermétiquement par apposition d'un couvercle par pressage ou laminage. Le produit compacte se présente sous forme de matériau plat et peut être amené par laminage à une forme appropriée pour un stockage compact, la forme d'une spirale par exemple. Dans une variante, on peut introduire le matériau plat verticalement dans des fûts à béton. Après chargement des fûts, on solidifie 3 2482764 en un bloc compact en coulant du béton. Par rapport à la cimentation de sections de gaines non conditionnées, ce procédé présente l'avantage de former une barrière supplémentaire. Grâce au récipient\, on évite un échange entre le matériau des gaines et le béton, on réduit la libération de tritium et on élève la résistance à la lixi- viation en cas d'accident. Outre l'acier inoxydable et l'aluminium, on peut aussi utiliser comme métaux peu perméables au tritium, par exemple des alliages d'aluminium. Le pressage a lieu a la température ambiante. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples décrits ci-après. EXEMPLE 1 - Dans plusieurs tubes en acier inoxydable de 650 mm de long, fermés d'un côté, ayant une épaisseur de paroi de 0,5-2 mm et un diamètre intérieur de 50-300 mm, on introduit des gaines non compactées. Les extrémités de ces tubes sont fermées par un couvercle, ou aplaties et pliées. Chaque tube est alors pressé en 5 passages environ, et laminé en une plaque. On obtient ainsi des plaques de 100-450 mm de large et 700 mm de long. Elles sont disposées au moyen d'écarteurs dans un fût, de sorte que les plaques larges se trouvent au milieu et les plaques étroites à l'extérieur. L'espace vide restant dans le fût est ensuite rempli par du mortier ou du béton liquides. La contenance en gaines des fûts est ici plus élevée qu'avec des gaines non compactées, et la teneur en tritium des gaines est suffisamment protégée contre toute diffusion dans le ciment par l'acier forimant barrière. EXEMPLE 2- Un tube en aluminium de 100 mm de diamètre nominal de 700 mm de longueur et d'une épaisseur de paroi de 1 mm est rempli de sections d'éléments combustibles compactées et non compactées. On laisse libres 50 mm aux extrémités du tube. Une des extrémités est aplatie et pliée avant le remplissage, et l'autre extrémité est fermée de même après le remplissage. Le tube rempli et fermé est alors soumis-à un 2, pressage lent dans une presse hydraulique, 3 à 6 t/cm étant nécessaires à cet effet. On obtient ainsi également une-plaque, ho dans laquelle les sections d'éléments combustibles sont complè- tement entourées par le tube, 4 2482734 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour l'inclusion de déchets métalliques radioactifs, contenant du tritium, en particulier des gaines d'éléments combustibles, dans du béton en vue du stockage définitif, procédé caractérisé en ce que l'on introduit dans un corps métallique peu perméable au tritium les déchets métalliques, avant de les noyer dans du béton. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les déchets métalliques sont inclus par laminage dans us. métal peu perméable au tritium. 3.- Procédé selon l'une des revendi- cations 1 uu 2, caractérisé en ce que les déchets métalliques sont introduits dans des tubes ronds ou profilés, qu'ils sont compactes par laminage et enfermés de toutes parts. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à-3, caractérisé en ce que, comme.matériau peu perméable au tritium, on utilise de l'acier inoxydable, de l'aluminium ou des alliages d'aluminium.