Brevet FR2510801A1 — publié le 19830204

La présente invention se rapporte aux techniques d'enrobage et d'évacuation des déchets radioactifs, en particulier de ceux qui proviennent des centrales atomiques ou des laboratoires à haute activité. Elle a pour objet un concentrateur doseur de tels déchets radioactifs. Jusqu'à une époque récente, l'enrobage des déchets radioactifs de différent nature était réalisé de façon discontinue, le plus souvent par malaxage direct des produits actifs ave des constituants d'enrobage au sein même d'un conteneur de stockage muni d'une protection biologique. Ce mala- xage était réalisé généralement à l'aide d'un agitateur à pales qu'il faut donc de temps en temps démonter, nettoyer et décontaminer. Le mélange ainsi obtenu est évacué dans le conteneur où il se solidifie peu à peu avant son stockage définitif dans un lieu sur. Les déchets radioactifs en provenance d'installations nucléaires ont évidemment des concentrations radioactives treks variables dans le temps, ce qui conduit à des doses de rayonnement également variables qui nécessitent des conteneurs comportant des protections biologiques d'épaisseurs différentes. Pour des raisons de commodité de fabrication, de manutention, et pour diminuer les frais de transport, on a choisi de réaliser des conteneurs dont les dimensions externes étaient normalisées et de faire varier dans chaque cas leur volume utile en fonction des débits de doses des produits à stocker. Ceci malheureusement implique l'utilisation, pour le malaxeur, de pales spécialisées pour chaque type de conteneur et par suite des opérations coûteuses de nettoyage et de décontamination à chaque remplacement desdites pales. Le brevet français EN 79 30 195 du 10 décembre 1979 a pour objet un procédé d'enrobage en continu de déchets radioactifs des installations nucléaires qui permet de s'affranchir des difficultés précédentes en produisant en permanence un produit mélangé que l'on peut introduire en continu dans des récipients ou conteneurs quelconques successifs. Ce procédé d'enrobage et d'évacuation se caractérise essentiellement en ce qu'on alimente un mélangeur à fonctionnement continu simultanément d'une part avec les déchets radioactifs en phase liquide et, d'autre part, avec les constituants d'enrobage en phase solide et en ce qu'on evacue le mélange ainsi produit en permanence dans des récipients de stockage munis de protection biologique. Le mélangeur continu délivre ainsi un débit réglable à volonté de déchets parfaitement enrobés. Ce débit est de ce fait indépendant des dimensions des conteneurs dans lesquels on déverse ce produit enrobé et qui peuvent être remplis un par un à la suite les uns des autres de la facon désirée. Selon une caractéristique intéressante du procédé objet de ce brevet, le mélangeur est un appareil du type malaxeur, muni d'une vis sans fin qui reçoit simultanément les déchets radioactifs en phase liquide et le matériau d'enrobage. Dans une variante de réalisation, on dissocie les deux fonctions, et le malaxeur comporte d'une part un injecteur doté d'une vis ou d'une spirale permettant le prémélange des constituants d'enrobage secs et leur introduction dans le corps du mélangeur, et, d'autre part, une vis ou spirale d'homogénéisation des adjuvants d'enrobage avec les liquides radioactifs. De façon avantageuse, la phase liquide radioactive à enrober est stockée dans un recipient situé à un niveau inférieur au mélangeur, avant d'être introduite dans celui-ci par l'intermédiaire d'une pompe volumétrique permettant de doser la quantité de produit radioactif ainsi délivré. Cette disposition permet, en cas de besoin, d'effectuer une vidange de la pompe volumétrique par simple gravité. Pour travailler dans de bonnes conditions, le dispositif décrit dans le brevet français EN 79 30 195 doit être capable de fournir une phase liquide dont la proportion en volume de matière solide active qu'elle contient peut être réglée à une valeur constante. Ceci est obtenu à l'aide d'un ensemble comprenant deux alimentations en parallèle 18 et 19 du récipient 11, chacune de ses entrées étant spécialisée, pour l'entrée 18 dans les concentrats et pour l'entrée 19 dans les résines ainsi que deux pots doseurs 17, qui permettaient de respecter- le rapport constant évoqué précédemment entre le volume du liquide proprement dit et des matières solides qu'il contient en suspension. Une pompe volumétrique 15 était nécessaire à la sortie du récipient 11 pour alimenter, en cette suspens ion de matière solide en phase liquide, le malaxeur 4. Une disposition de ce genre nécessite pratiquement pour fonctionner correctement l'aménagement de deux cuves telles que 11 en parallèle si l'on désire éviter toute interruption de fonctionnement du mélangeur 4 lorsque la cuve est vide : dans ce cas, l'existence de deux cuves permet d'effectuer en effet le soutirage dans l'une pendant que l'on prépare le mélange dans la seconde. Une telle disposition conduit à une cir cuiterie relativement complexe comportant notamment d'assez nombreuses vannes et la présente invention propose à cet effet l'utilisation d'un concentrateur-doseur qui permet automatiquement et en continu de remplir les fonctions précédentes de dosage des matières solides en suspension dans la phase liquide et de l'injection de cette phase liquide chargée de solides actifs dans le malaxeur 4. A cet effet, la présente invention, a pour objet, dans un procédé d'enrobage et d'évacuation des déchets radioactifs dans lequel la préparation desdits déchets radioactifs a lieu en phase liquide avec un rapport déterminé entre le volume des matières solides et celui de ladite phase liquide, un concentrateur doseur au sommet duquel une pompe injecte le mélange solide-liquide stocké dans un récipient de stockage, ledit concentrateur doseur comportant :: - une chambre de décantation ayant un axe de symé trie vertical et se terminant à sa base par une partie cylindro-conique ; - selon l'axe de symétrie de la chambre, un arbre d'entraînement mû par un moteur extérieur et en traînant un extracteur doseur situé dans la partie cylindrique inférieure de ladite chambre ; - un fourreau central, centré sur l'axe de symétrie, entourant ledit arbre d'entraînement, et réglable en hauteur par translation verticale ; - un déflecteur situé un sommet de la chambre de décantation ; - un trop plein reliant également le sommet de la chambre de décantation au récipient de stockage. De toute façon l'invention sera mieux comprise à la lecture qui suit de la description d'un exemple de mise en oeuvre du concentrateur doseur, description qui sera faite en se référant a la figure unique représentant la constitution et le schéma de branchement d'un tel concentrateur doseur. Un réservoir de stockage 11 contient le mélange decante de produit solide radioactif , en l'occurence des resines de déminéraliseur, dans un liquide, ici de l'eau. Ce mélange de résine et d'eau contenu dans le réservoir 11 est envoyé dans la canalisation 26 et aspiré par la pomme 27 dans le con- centrateur doseur 28 dans lequel i parvient au sommet par la canalisation 29. Le conentrateur doseur 28 comporte une chambre de décantation 30 ayant un axe de symétrie vertical 31 et se terminant par une partie conique convergente 32 suivie d'une partie cylindrique 33 debouchant dans un malaxeur non re- présenté. Dans une autre variante de mise en oeuvre où le réservoir 11 est situé au-dessus du coincez trateur doseur 28, la chasse des résines entre le réservoir 11 et le concentrateur doseur 28 a lieu par gravitation. Dans ce cas, l'eau excédentaire dans le concentrateur doseur 28 est évacuée par un trop plein muni de crépines interdisant aux résines de s'échapper. La canalisation 29 débouche au sommet de la chambre 30 et la puissance du jet de liquide envoye par la pompe 27 est amortie par un deflecteur 34 situé sous la canalisation d'arrivée 29. Un ensemble extracteur doseur 35 situe dans la partie cylindrique 33 est mû en rotation par 1 'arbremo- teur 36 situé selon l'axe 31 de l'appareil et mis en mouvement par un moteur 41. Un fourreau central 3 8 mobile en translation verticale dans la chambre de décantation 30 permet selon la place qu'il occupe en hauteur dans cette chambre 30 de faire varier plus ou moins l'état d'agitation des resines le long de l'arbre 36 et de modifier ainsi le taux de concentration souhaité pour les matières solides en suspension dans la phase liquide. Un trop plein 37 est situé dans la partie supérieure de la chambre de décantation 30 et relie par la conduite 42 au sommet du réservoir de stockage 11. Le fonctionnement de l'appareil ainsi décrit est très simple, puisque la pompe 27 fonctionnant en permanence assure a un niveau constant le mélange liquide solide jusqu'au trop plein 37 dans la chambre de décantation 30. Les résines solides decantent par gravite dans la cuve 30 et sont reprises par l'engrenage heli- cotidal MOINEAU de l'extracteur doseur 35 pour être finalement evacuées dans le malaxeur 4 par le conduit . La proportion de résines solides evacuees en phase liquide est d'autant plus grande que le fourreau 38 ayant été mis en position basse, l'arbre moteur 36 n'a créé que peu d'agitation dans les solides décantés a la base du volume cylindrique 33 et que par conséquentl'ex- tracteur doseur 35 évacue une composition relativement riche en matière solide. REVENDICATION 1. Concentrateur doseur (28)- pour alimenter en continu le mélangeur d'une installation d'enrobage et d'évacuation des dechets radioactifs en phase liquide, et préparer lesdits déchets radioactifs en phase liquide avec un rapport détermine entre le volume des matières solides et celui de ladite phase liquide, carac térisé en ce qu'il comporte - une chambre de décantation (30) , d'axe de symétrie (31) vertical et se terminant à sa partie inférieure par une partie conique (32) puis cylindrique (33) ; - une canalisation (29) débouchant a sommet de la chambre de décantation (30) et par laquelle est in jecte à l'aide d'une pompe (27) le melange solide liquide stocké dans ur récipient de stockage (11) ;; - selon l'axe de symétrie (31) de la chambre (30) un arbre d'entraînement (36) mû par un moto-réducteur (41) et entrainant, en assurant son mouvement excen tre, un extracteur doseur (35) situe sous la partie cylindrique inférieure de ladite chambre ; L'extracteur doseur est constitue d'un engrenage hélicoîdal'N0iNEAU, comprenant un engrenage interne a 1 dent : le rotor (39) un engrenage externe a 2 dents : le stator (40) - un fourreau central (38) centré sur l'axe de syme trie et entourant l'arbre d'entraînement ; - un trop plein (37) reliant la partie supérieure de la chambre de décantation au récipient de sto ckage ; - un déflecteur (34) situe sous l'arrivée (29) du fluide afin de briser l'énergie du jet.