Brevet FR2493583A1 — publié le 19820507

La présente invention concerne un emballage devant servir à emballer une substance solide radioactive aisément dispersable en vue du transport jusqu'à une intallation de traitersent chimique, cet emballage étant remarquable en ce qu'il peut être traité chimiquement en même temps que la substance radioactive qui y est emballée. Une telle substance solide radioactive est produite par essai destructeur d'un combustible nucléaire irradié déchargé d'un coeur de réacteur de centrale nucléaire ou autre. La conception d'un récipient devant servir au transport d'une substance radioactive dépend de la nature et de la quantité de substance radioactive à emballer dans le récipient. De toute façon, il est bien entendu nécessaire non seulement de réduire au minimum le risque de voir les radiations émises par une substance radioactive présente dans le récipient fuir à partir d'une partie étanche du récipient, même quand le récipient chargé de substance radioactive tombe en chute libre d'une certaine hauteur ou même lorsqu'un tel récipient prend feu, dans la limite du niveau de radiation admissible, mais encore de minimiser la contamination d'une zone d'accès restreint de l'installation ou sont reçus les récipients chargés de substance radioactive. On estime important de veiller, par exemple lors du transport de combustible granulé irradié, facilement dispersable, ainsi que de tronçons coupés de ce dernier soit à une installation de traitement chimique, soit à l'installation de régénération, à ce que ces substances solides soient insérées dans un récipient métallique et que le couvercle de ce dernier soit fermé de manière rigoureusement étanche. En particulier, quand la substance solide radioactive facilement dispersable est du combustible du type oxyde mixte de plutonium (PuO2+ U02), de la poudre fine de plutonium risque de se disperser sous forme d'aérosol dans l'air atmosphérique. I1 n'est pas souhaitable de voir cet aérosol inhalé par l'homme attendu que le plutonium est très fortement toxique. La dose de plutonium admissible pour l'organisme humain est donc limitée à un niveau extrêmement bas.Pour cette raison, on a proposé de transporter de tels granules ou tronçons de granules de combustible facilement dispersables à ltétat imprégné d' eau. Toutefois, un tel mode de transport n'est pas indiqué quant à la manutention du récipient lors de son ouverture ni quant à la prévention de la contamination radioactive dans une cellule chaude. Pour les raisons sus-exposées, la méthode courante jusqu'à présent consiste à emballer la substance combustible dans un récipient intérieur métallique et à soumettre la partie couvercle du récipient à un soudage périphérique, tout en introduisant dans le récipient de l'air ou un gaz inerte. Le récipient intérieur ainsi scellé est inséré dans un récipient ou caisson de transport et transporté jusqu'à une installation de traitement chimique ou une installation de réé- nération de combustible usé, où le couvercle soudé du récipient intérieur est détaché. Toutefois, avec cette méthode, il est .inévitable que la substance solide radioactive facile à disperser vole dans 1' air dans une cellule chaude lorsque le récipient qui la contient est sectionné par procédé de coupage soit mécanique, soit à l'arc électrique. Il va sans dire que cette methode exige que l'on dispose d'un dispositif de coupage soit mécanique, soit à l'arc électrique pour ouvrir le récipient chargé de substance radioactive. a présente invention a pour buts de réaliser un emballage devant servir au traitement chimique de substances solides radioactives facilement dispersables - qui échappe aux inconvénients précités inhérents à un récipient intérieur courant - qui soit apte à transporter sans danger lesdites subs- tances radioactives et à minimiser la contamination radioactive de l'installation de traitement chimique à laquelle ces substances sont livrées, et que l'on puisse ouvrir sans avoir recours à aucun dispositif d'ouverture particulier. Selon la présente invention, il est prévu un emballage destiné à emballer des substances solides radioactives facilement dispersables, cet emballage étant enfermé dans un récipient de transport à transporter jusqu'à une installation de traitement chimique des substances radioactives. L'emballage est caractérisé en ce qu'il comprend un corps d'emballage, fermé par couvercle, en métal spongieux ou en métal poreux fritté doté de perméabilité aux liquides et susceptible d' être aisément dissous dans une solution servant audit traitement chimique. Ainsi, les substances radioactives peuvent être soumises au traitement chimique en même temps que l'emballage. Dans une réalisation de la présente invention, le corps d'emballage peut être doublé d'une pellicule métallique mince susceptible de se dissoudre dans la solution de traitement chimique. Dans une autre réalisation, le corps d'emballage peut être muni sur sa surface extérieure d'un treillis métallique, susceptible de se dissoudre dans la solution, destiné à le renforcer. D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront de la description que l'on va maintenant donner en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un emballage selon l'invention, dont elle illustre un exemple de mode d' utilisation ; et - la figure 2 est une vue en coupe droite d'un emballage réalisé selon l'invention. Sur la figure 1, on voit un emballage 2 contenant des substances solides radioactives 1 facilement dispersables, logé dans un récipient intermédiaire 3 qui est enfermé dans un récipient ou caisson de transport 4 de structure robuste. L'intérieur du récipient intermédiaire 3 et celui du récipient de transport 4 sont usuellement remplis d'air ou d'un gaz inerte sous pression d'environ 1 atmosphère. Le récipient de transport 4 peut avoir la même structure que le récipient de transport courant de ce genre, réalisé de façon à constituer un récipient étanche à degré d'étanchéité suffisant pour transporter une substance radioactive sur la voie publique. Le récipient de transport 4 est mis en contact avec le pourtour d'un trou d'introduction que présente une installation soit de traitement chimique, soit de régénération de combustible usé, et son couvercle 5 est retiré en vue de l'insertion, à travers le trou d'accès, du récipient intermédiaire 3 dans une cellule chaude. Ensuite, l'emballage 2 est extrait par traction du récipient intermédiaire 3, dans la cellule chaude. L'emballage 2 selon la présente invention est un corps d'emballage ou récipient à couvercle réalisé en un métal spongieux ou un métal poreux fritté, doté de perméabilité aux li quides, de nature à se dissoudre aisément dans une solution, par exemple d'acide nitrique, dans les cuves de dissolution de premier étage d'une installation de régénération de combustible usé. L'emballage 2 est de forme générale cylindrique et un couvercle 7 prévu à sa partie supérieure est façonné de manière à se fermer aisément sous l'action d'un manipulateur prévu dans la cellule chaude de l'installation d'expédition des emballages. Le métal spongieux ou métal poreux fritté utilisé selon l'invention peut etre un métal ou alliage tel que Ni, Ni-Cr, Ni-Cr-Al, Ni-Cr-Fe ou analogue. Le cuivre et le plomb ne sont pas indiqués parce qu'ils contamineraient une résine echangeu- se d'ions mise en oeuvre à une étape d'extraction-separ & ion du procédé de régénération, et tendraient à se déposer sur la surface intérieure d'un conduit. Un métal poreux fritté est avantageux parce qu'il permet d'obtenir aisément un emballage cylindrique assez épais pour être doté d'une résistance mécanique suffisamment élevée. Cependant, la porosité d'un métal poreux fritté est inférieure à celle d'un métal spongieux.En conséquence, un métal poreux fritté exige plus de temps pour sa fusion et donne davantage de métal fondu, ce qui exige des rajustements plus fréquents de la solution de dissolution du métal. Un métal fritté est donc désavantageux à ces égards par rapport à un metal spongieux. Quand les pores d'un métal spongieux ont un diamètre excessif, de la poudre de substances radioactives risque de les traverser, de sorte que l'on adopte de préférence un métal spongieux à pores de diamètre aussi faible que possible. On utilise usuellement un métal spongieux à diamétre de pore moyen d'approximativement 0,15 mm. Il est souhaitable que le métal spongieux utilisé selon l'invention ait une porosité relativement forte et l'on adopte usuellement un métal spongieux d'une porosité d'environ 90%. En utilisant un emballage en un métal spongieux ou un métal poreux fritté tel qu'indiqué ci-dessus, on interdit pres que parfaitement la contamination de la surface intérieure du récipient intermédiaire 3. Quand la surface intérieure de l'emballage 2 est couverte d'une mince pellicule d'un métal, par exemple aluminium, soluble dans la solution de traitement chimique, la contamination de la surface intérieure du récipient intermédiaire 3 est interdite de maniere encore plus fiable. L'emballage 2, dans lequel sont contenues des substances radioactives facilement dispersables 1, telles que granules de combustible irradié en bioxyde d'uranium, granules de combustible mixte en bioxyde de plutonium, ou mélange de tronçons coupés de tels granules, est transporté jusqu'à une installation de traitement chimique comme décrit ci-dessus, puis jeté, en l'état, dans les cuves de dissolution de premier étage. La substance radioactive subit ainsi un traitement chimique sans provoquer de graves contaminations. La figure 2 illustre un mode de réalisation de la présente invention. L'emballage 2 selon ce mode de réalisation est composé d'un corps cylindrique 10 en un métal spongieux qui est du nickel pur. Un treillis métallique 11 en nickel est prévu sur la surface extérieure du corps cylindrique 10 pour renforcer ce dernier, et un couvercle ouvrant 12, en le même métal spongieux, est prévu à la partie terminale supérieure ouverte du corps cylindrique 10. Un oeillet de suspension métallique 13 est prévu sur la surface supérieure du couvercle 12, et une pièce métallique 14 de verrouillage du couvercle 12 est prévue entre ce dernier et la partie latérale supérieu- re du corps cylindrique 10. On peut operer le verrouillage du couvercle et la suspension de l'emballage par action sur un manipulateur prévu dans une cellule chaude. Dans une opération courante de régénération de combustible irradié, un ensemble de combustible usé d'une longueur d' environ 4 m est usuellement découpé en une série de tronçons ayant une longueur de 2 à 4 cm suivant la longueur d'une barre combustible. Un mélange de tels tronçons coupés de combustible et de petits morceaux coupés d'un tube de gainage est ensuite placé dans une cuve contenant une solution d'acide nitrique à haute température, et la solution de combustible résultante est envoyée à un étage de séparation ultérieur. Suivant la présente invention, de tels tronçons coupés de combustible et petits morceaux coupés de tube de gainage sont emballés dans l'emballage 2 compose d'un métal spongieux qui est, par exemple, du nickel pur ayant une porosité d'environ 902 et un diamètre de pore moyen d'environ 0,15 mm. Lorsque la substance combustible ainsi emballée est trempée en même temps que l'emballage dans une solution donnée de ré çénératio de combustible, la solution s'infiltre à travers le métal spongieux pour commencer à dissoudre la substance combustible présente dans l'emballage. Ainsi, tant la substance combustible que l'emballage même sont dissous dans la so lution en un temps assez bref. Le rlletal spongieux a une structure microscopique évoquant celle d'une éponge, comportant des ensembles de pores tridimensionnels, et la quantité nette de métal constituant l'eriballage 2 est relativement faible par rapport au volume de ce dernier.En conséquence, la quantité de nickel dissoute dans la solution de régénération de combustible est aussi extrêmement faible, et n'influe guère sur les variations de concentration de la solution. Quand les pores du métal spongieux sont suffisamment petits, ils sont aptes à emprisonner de la poudre fine, facilement dispersable, de combustibles radioactifs irradiés dans l'épaisseur de paroi de l'emballage 2. Ainsi, il est possible de réduire au minimum la contamination du récipient interme- diaire 3 par des fines poudres radioactives. Une substance solide radioactive facilement dispersable peut se trouver pulvérisée sous l'effet de chocs et vibrations susceptibles d'apparaître au cours de son transport. Toutefois, lorsqu'une telle substance est contenue dans un emballage en métal spongieux, un choc important appliqué à l'emballage est abordé par ce dernier lui-meme, par deformation plastique de sa structure spongieuse. C'est là l'un des effets avantageux de la présente invention. L'emballage selon la présente invention ayant la structure décrite ci-dessus permet de transporter sans danger une substance radioactive solide facilement dispersable en coopé- rant avec un récipient de transport qui le renferme, est de manipulation aisée et minimise la contamination radioactive de l'installation de traitement chimique vers laquelle sont acheminés les emballages chargés de substance radioactive. En outre, on peut ouvrir cet emballage sans avoir recours à aucun dispositif d'ouverture particulier, et le soumettre en l'état à une opération de régénération de combustible courante. En fait, cet emballage a encore beaucoup d'autres effets excellents, et devrait offrir dans le futur de remarquables avantages dans ce domaine de l'industrie. REVENDICATIONS 1. Emballage pour substances solides radioactives facilement dispersables, à enfermer dans un récipient de transport pour le transporter jusqu'à une installation de traitement chimique desdites substances radioactives, caractérisé en ce qu'il comprend un corps d'emballage (10) à couvercle (12), réalisé en métal spongieux ou en métal poreux fritté doté de perméabilité aux liquides et apte à se dissoudre aisément dans une solution servant audit traitement chimique, de sorte que lesdites substances radioactives sont soumises audit traitement chimique en même temps que ledit emballage. 2. Emballage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps d'emballage (10) est doublé d'une pellicule métallique mince apte à se dissoudre dans ladite solution. 3. Emballage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit corps d'emballage est wimi sur sa surface extérieure d'un treillis métallique (11) apte à se dissoudre dans ladite solution.