Brevet FR2495950A1 — publié le 19820618

L'invention concerne un procédé pour augmenter la stabilité dynamique des fluides et l'efficacité de la transmission de substances d'une colonne d'extraction liquide- liquide, dans lequel le spectre des grosseurs de gouttes, et par suite l'importance de la surface-de transmission des substances est ajusté au moyen de dispositifs auxiliaires, tels que des plateaux à tamis et plateaux à tuyères, et par des impulsions données au liquide traité, ces dispositifs étant placés équidistants sur un montant central, le mécanisme de formation des gouttes étant perturbé à la suite de l'augmen- tation de la souillure des surfaces de ces auxiliaires de sorte que les propriétés du métal par rapport à la phase continue, primitivement hydrophile, passent à l'état hydrophobe. Pour le retraitement de combustibles nucléaires par le procédé dit "PUREX", on met en oeuvre des colonnes à impulsions dans lesquelles se produit un processus d'extraction liquide-liquide. La substance que l'on doit extraire est ici introduite à l'état dissoute dans un liquide porteur, sous la forme-de phase lourde, par exemple, en tête de la colonne à impulsions, et l'agent d'extraction est introduit, comme phase légère, au pied de cette dernière. Il est connu de produire, dans la colonne à impulsions, au moyen de dispositions appropriées, une surface d'échange la plus grande possible, pour rendre optimal le passage de la substance de la phase donneuse à la phase réceptrice. A cet effet, on place dans la colonne des dispo- sitifs auxiliaires tels que par exemple des plateaux à tamis, des plateaux à tuyères et autres. Pour augmenter l'efficacité, ces dispositifs sont répétés à plusieurs reprises par étages disposés verticalement de même--construction. Chaque étage est formé essentiellement d'un plateau à tamis ou d'un plateau à cloche. La formation des gouttelettes et l'intensification du contact des phases sont en outre améliorées par- les impulsions saccadées agissant sur le liquide que l'on traite. Lorsqu'on reprend le fonctionnement d'une colonne à impulsions, par exemple après une interruption de-ce fonction- nement et/ou après un fonctionnement précédent prolongé avec une charge d'uranium, on constate une nette modification du comportement dynamique des fluides. 2 2495950 Les dispositifs auxiliaires de la colonne sont autant que possible choisis de façon telle que la phase continue soit la phase mouillante, et la phase dispersée la phase non mouillante La formation de gouttelettes se déroule alors complè- tement dans un champ de cisaillage turbulent. Si le comportement au mouillage de ces dispositifs auxiliaires est modifié, il se produit une modification dans le mécanisme de formation des gouttelettes, et on arrive à ce que la formation de ces gouttelettes se fasse par décomposition d'un Jet de liquide. Si les conditions extérieures de fonctionnement ne sont pas changées, le spectre des gouttelettes-s'élargit vers de plus grosses, mais aussi vers de très petites gouttelettes, et on arrive à un fort accroissement-de l'entraînement. Ces processus peuvent entraîner une inversion de phases, et un blocage de la colonne. Le cause première de ce phénomène-est une modifi- cation fondamentale du comportement au mouillage des plateaux à tamis, ou plus généralement des surfaces métalliques des dispositifs auxiliaires de la colonne. Il se forme ainsi, sur un plateau à tamis fonction- nant parfaitement, en tôle de métal VA, qui présente une bonne aptitude au mouillage par la phase aqueuse,--des angles de mouillage d'environ 30 jusque près de 90 . Sur un plateau à tamis du même genre prélevé sur une colonne dont le fonctionnement était très bon, l'aptitude au mouillage est passée, toutes autres- conditions étant semblables, à l'état hydrophobe. Les gouttelettes de HNO, se déposent alors sur le plateau à tamis sous la forme de sphères avec- un angle de mouillage d'environ 180'C. Par suite, - la qualité hydrophile originale de la surface du plateau à-t-amis s'est inversée en une hydrophobie totale. On ne peut donc arriver à nouveau à un mode de fonctionnement de la colonne d'extraction conforme à la desti- nation que si l'on rétablit-le comportement au mouillage original des auxiliaires de la colonne. Les possibilités d'arriver à ce résultat sont toutefois -limitées en-raison de la contamination radioactive-qui interdit le démontage et autres interventions dans l'installation d'extraction. Il a été proposé de nettoyer la colonne avec des 3 2495950 agents de nettoyage actifs, alcalins, donnant peu de mousse, et rinçage subséquent avec une solution de carbonate de sodium, et avec de l'acide nitrique concentré. L'effet de cette façon de procéder est toutefois peu satisfaisant, même si l'opération de nettoyage se poursuit pendant plusieurs jours. L'invention a pour but de créer un procédé pour maintenir ou restaurer le comportement hydrophile original au mouillage de la surface et des parois des accessoires des colonnes. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé caractérisé en ce que pour maintenir ou restaurer le compor- tement primitif au cours du fonctionnement, on détruit, par de petites soufflures de cavitation provoquées par des ultra-sons, le dépôt qui-se produit sur la surface des-auxiliaires de la colonne, l'énergie ultrasonique destinée à produire ces petites soufflures étant introduite, par le montant central, dans les dispositifs auxiliaires de la colonne et/ou par la paroi de la colonne, dans le liquide en cours de traitement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la longueur d'ondes ' des vibrations ultra-soniques sur la fréquence f, pour une vitesse ultra-sonique-c constante, déter- minée par la matière dont sont constitués les auxiliaires de la colonne, est ajustée, suivant l'équation c. f, de façon telle que, sur les dispositifs auxiliaires équidistants de la colonne, agissent des intensités ultra-soniques de même importance A. f (A = amplitude). Les avantages obtenus avec le procédé proposé consistent en particulier en ce que l'on obtient, même avec un fonctionnement de longue durée, la stabilité dynamique du comportement des fluides dans l'extracteur, le système opération nel en circuit fermé restant clos-, le nettoyage s'opérant avec exclusion de liquides étrangers au procédé. Du fait de la diminution des durées d'intervention, on augmente la disponi- bilité de l'extracteur. Le procédé proposé peut être exécuté avec un générateur d'ultra-sons d'un type de construction connu. Il est ici possible de soumettre aux ultrasons soit le liquide traité, soit les accessoires de la colonne, soit enfin la paroi extérieure de l'extracteur. En conséquence, on devra distinguer deux principes de raccordement du générateur à 4 2495950 ultra-sons, soit l'accouplement à l'intérieur de l'extracteur direct ou par l'intermédiaire d'organes d'accouplement mécani- ques ou fluides, soit l'accouplement sans contact avec le liquide traité. Ce dernier type d'introduction de l'énergie ultra-sonique est celui auquel on devra donner la préférence pour des raisons techniques car il donne une-plus grande sécurité de fonctionnement. On donnera en particulier la préférence au procédé dans lequel le montant central qui porte les accessoires dépasse à l'extérieur en tête. de la colonne, de sorte que l'on peut effectuer à cet endroit-l'accouplementdirect de l'émetteur d'ultra-sons. De cette façon, les ultra-sons seront transmis sur les surfaces à nettoyer en étant conduits par les corps solides. L'efficacité du procédé pourra être augmentée en utilisant plusieurs émetteurs d'ultra-sons. Il est particuliè- rement important de choisir pour les ultra-sons une fréquence appropriée telle que les accessoires équidistants de la colonne se trouvent dans des zones-o l'intensité ultra-sonique soit la même. En outre, grâce à l'action-de l'énergie ultra-sonique, la transmission des substances est accélérée et par suite le rendement efficace de la colonne-d'extraction est supplémen- tairement augmenté. 2495950 REVENDICATIONS 1) Procédé pour augmenter la stabilité dynamique des fluides et l'efficacité de la transmission de substances d'une colonne d'extraction liquide-liquide, dans lequel le spectre des grosseurs de gouttes et, par suite, l'importance de la surface de transmission des substances est ajusté au moyen de dispositifs auxiliaires, tels que des plateaux à tamis et plateaux à tuyères, et par des impulsions données au liquide traité, ces dispositifs étant placés équidistants, sur un montant central, le mécanisme de formation de gouttes étant perturbé à la suite de l'augmentation de la souillure des surfaces de ces auxiliaires de sorte que les propriétés du métal par rapport à la phase continue, primitivement hydrophile, passent à l'état hydrophobe, procédé caractérisé en ce que pour maintenir ou restaurer le comportement primitif au cours du fonctionnement, on détruit, par de petites soufflures de cavitation provoquées par des ultra-sons, le dépôt qui se produit sur la surface des auxiliaires de la colonne, l'énergie ultra- sonique destinée à produire ces petites soufflures étant introduite, par le mon- tant central dans les dispositifs auxiliaires de la colonne et/ou par la paroi de la colonne, dans le liquide en cours de traitement. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur d'ondes ( importance A. f (A = Amplitude).