Brevet FR2513800A1 — publié le 19830401

l 2513303 La présente invention concerne un récipient pour recevoir et pour stocker, de manière sûre, des substances radioactives et d'autres substances nocives a la vie, notam- ment des produits de fission radioactifs ou des éléments combustibles de réacteur nucléaire irradiés,vitrifiésdans l'ouverture de réception circulaire et frontale duquel est introduit un couvercle de fermeture fermant le récipient de manière étanche. Des substances radioactives, comme des produits de fission radioactifs ou des éléments combustibles de réacteur nucléaire irradiés,vitrifiés,doivent être mis dans des réci- pients de réception spéciaux pour le transport et le stocka- ge Les récipients de réception ont un bon blindage contre les radiations, une surface de refroidissement suffisante, ainsi qu'une grande stabilité Des récipients de réception métalliques donnent l'assurance que le déchet radioactif est bien enfermé Les récipients de réception métalliques ne sont ouverts qu'à leur partie frontale, ce qui crée une ouverture de réception. Après le chargement d'un récipient de réception prévu pour le stockage final, à l'aide de gaz de produits de fission très radioactifs, il est habituel jusqu'ici d'introduire, dans l'ouverture de réception frontale, un couvercle de fermeture cylindrique et de souder celui-ci au bord du récipient en contact Grâce à la fermeture étanche du récipient de réception par le couvercle de fermeture, les substances radioactives ou nocives à la vie devraient être séparées de la biosphère d'une manière sûre. Les résultats de cette façon de procéder,qui ont été obtenus jusqu'ici,ne sont pas satisfaisants Le soudage doit s'effectuer dans ce que l'on appelle une cellule chaude. Il s'ensuit la nécessité d'effectuer le soudage par télé- manipulation,dénommée la technique à distance Jusqu'ici, la soudure ne permettait pas d'obtenir d'une manière sûre et-reproductible l'étanchéité au gaz souhaitée de l O 3 Torr litre/seconde pour la fermeture du récipient L'opéra- teur exécutant le soudage effectue obligatoirement chaque soudage de manière individualisée avec une qualité toujours 2 2513800 différente. L'invention vise un récipient de réception du type décrit ci-dessus,dans lequel on peut obtenir, par le cou- vercle de fermeture qui est introduit, une fermeture plus sûre du récipient avec l'étanchéité aux gaz nécessaire. Suivant l'invention, l'extrémité de l'alésage inté- rieur du récipient s'élargit en une surface de sortie coni- que, dans la section de la surface de sortie conique est enfoncé un couvercle de fermeture ayant une surface latéra- le de même conicité se rétrécissant vers l'intérieur du récipient et la paroi du récipient et le couvercle de ferme- ture sont soudés l'un à l'autre par une liaison par fusion complète fermée sur elle-même. Après le chargement du récipient de réception, le couvercle de fermeture conique est enfoncé dans l'ouverture de réception conique Lorsque l'on enfonce le couvercle de fermeture conique, celui-ci applique une force radiale sur la surface latérale du récipient de manière à minimiser ou même à éliminer toute ovalisation de la surface latérale du récipient entourant le couvercle de fermeture La surfa- ce latérale du récipient s'adapte bien au pourtour du cou- vercle de fermeture. Comme les deux surfaces, la surface de sortie et la surface latérale qui sont pressées l'une sur l'autre, sont coniques, on obtient une étanchéité nettement meilleure entre la paroi intérieure du récipient et le couvercle de fermeture Les surfaces d'étanchéité coniques provoquent déjà une amélioration de l'étanchéité aux gaz de la liaison entre le couvercle de fermeture et le récipient de récep- tion Après le soudage par fusion complète on obtient une fermeture étanche plus sûre du récipient de réception. Suivant un perfectionnement avantageux de l'inven- tion, l'arête supérieure du couvercle de fermeture est en- dessous du bord voisin du récipient, le bord du récipient et l'arête supérieure du couvercle de fermeture étant sou- dés par-une soudure d'angle fermée sur elle-même Si l'on enfonce le couvercle de fermeture conique si profondément dans le cône du récipient pour qu'il reste suffisamment de 3 2513800 place pour la soudure d'angle entre l'arête supérieure du couvercle et le bord du récipient, on peut créer ainsi l'étanchéité aux gaz nécessaire et la liaison mécanique entre le récipient de réception et le couvercle de fermeture. Suivant un mode de réalisation avantageux, la sur- face latérale du couvercle de fermeture a une forme cylin- drique à son extrémité supérieure Grâce au court aplatisse- ment cylindrique du couvercle de fermeture, on réalise un interstice initial en forme de coin entre la paroi du réci- pient et la surface latérale du couvercle de fermeture. Après avoir enfoncé le couvercle de fermeture dans le cône de réception du récipient, on soude sous gaz de protection le couvercle de fermeture au récipient, par l'intermédiai- re d'une soudure par fusion A cet effet, le gaz de protec- tion peut insuffler le bain fondu dans l'interstice formant coin Ce perfectionnement convient particulièrement pour un processus de soudage télécommandé se déroulant automatique- ment dans une cellule chaude La qualité du joint soudé est plus grande que pour un soudage exécuté d'une manière indi- vidualisée par un opérateur et est reproductible. Suivant un autre perfectionnement de l'invention, le couvercle de fermeture présente une soupapeaccessible de l'extérieur,qui communique avec l'intérieur du récipient, la soupape pouvant communiquer avec une source de gaz d'essai En maintenant ouverte la soupape, on peut, d'une manière sûre, pendant le soudage du couvercle de fermeture, égaliser les pressions dars l'espace formé par le récipient de réception et par le couvercle de fermeture et l'espace entourant ce système D'autre part, une vérification simple de l'étanchéité aux gaz du joint soudé est possible, après l'achèvement du soudage. Suivant un autre perfectionnement avantageux de l'invention, la soupape est disposée dans une cavité d'une partie surélevée du couvercle de fermeture La cavité rece- vant la soupape forme une chambre de protection pour la soupape de manière à ce que celle-ci ne puisse pas être en- dommagée en cas de chute du récipient. Suivant un mode de réalisation avantageux de 4 2513800 l'invention, la cavité peut être fermée par un bouchon Le bouchon peut être vissé par exemple dans un taraudage de la cavité Lorsque les pièces sont en métal, et lorsque le récipient reçoit un déchet radioactif, le bouchon est avan- tageusement en outre soudé à la partie surélevée. Suivant une variante avantageuse de l'invention, la partie surélevée est de forme cylindrique et est montée sur le couvercle de fermeture dans un alésage taraudé ména- gé dans la partie centrale Avantageusement, la partie sur- élevée est agencée en bouton Grâce à ces dispositions, on peut exécuter sans problèmes les travaux de fermeture du récipient par des machines programmées télécommandées. L'invention concerne aussi un procédé pour fermer de manière étanche un récipient destiné à la réception et au stockage, de manière sûre, de substances radioactives ou d'autres substances nocives à la vie, notamment de pro- duits de fission radioactifs ou d'éléments combustibles de réacteur nucléaire irradiés vitrifiés, dans l'ouverture de réception circulaire et frontale duquel est introduit un couvercle de fermeture fermant le récipient de manière étanche Ce procédé est caractérisé en ce que l'alésage intérieur du récipient s'élargit coniquement à l'extrémité se trouvant du côté de l'ouverture de réception, en ce que la face latérale du couvercle de fermeture est usinée au tour à la même conicité, en ce que la face latérale conique du couvercle de fermeture est usinée cylindriquement au tour à l'extrémité supérieure, en ce que le couvercle de fermetu- re, après chargement du-récipient à l'aide de substances radioactives ou nocives à la vie, est enfoncé dans le cône du récipient jusqu'en-dessous du bord supérieur du récipient, en ce que le couvercle de fermeture est relié à la paroi du récipient à l'aide d'un soudage sous gaz de protection en égalisant les pressions entre l'intérieur du récipient et l'atmosphère environnante, le gaz de protection étant in- sufflé par le haut dans l'interstice compris entre le réci- pient et le couvercle de fermeture, et en ce que la c Emrrnication pour l'égalisation des pressions est interrompue après le soudage. 2513800 Grâce à l'invention, il est possible de fermer d'une manière sure, en obtenant une étanchéité élevée aux gaz, un récipient recevant des déchets radioactifs ou nocifs à la vie, après qu'il a été rempli, et d'en vérifier l'étan- chéité de manière répétée L'invention permet la mise en oeuvre télécommandée de manipulateurs et d'appareils de soudage automatiques programmables pour la réalisation de liaisons d'une qualité reproductible élevée. La figure unique du dessin annexé illustre l'inven- tion. Un récipient de réception 1 métallique est repré- senté en ayant son extrémité ouverte L'alésage 2 intérieur du récipient de réception 1 s'élargit coniquement à l'ex- trémité en une surface 3 de sortie Un couvercle 4 de ferme- ture est enfoncé dans le récipient à l'extrémité de celui-ci et est en contact, par sa surface 5 latérale conique, avec la surface 3 conique de sortie de l'alésage 2 intérieur du récipient de réception 1 A l'extrémité supérieure, le couvercle 4 de fermeture présente une partie 6 cylindrique usinée au tour de sa face latérale de manière à former un interstice 7 en forme de coin entre la paroi intérieure du récipient 1 et le couvercle 4 de fermeture Le couvercle 4 de fermeture se trouve, par son arête supérieure, sous le bord 8 du récipient et,à l'extrémité ouverte frontale du récipient l,est soudé,de manière étanche,-à la paroi du récipient avec formation d'une soudure 9 d'angle. Dans la partie centrale de la face extérieure du couvercle 4 de fermeture est formé un moyeu ildans lequel est ménage un alésage 12 taraudé Endessous de l'alésage 12 taraudé, le couvercle 4 de fermeture est traversé par un alésage 13 de liaison de plus petit diamètre aligné avec l'alésage 12 taraudé Dans l'alésage 12 taraudé du moyeu il est vissée une tête 14 formant couvercle,qui présente une cavité 15 sous forme d'un trou borgne s'étendant suivant la direction axiale Le bouton 14 formant couvercle et le moyeu il sont soudés l'un à l'autre à leurs joints d'assemblage. Le fond 16 de la cavité 15 est muni d'un alésage 17 central de traverséepar lequel fait saillie le corps 18 6 2513800 d'un clapet anti-retour,qui est fixé,à la manière d'un bou- Ion,au fond 16 de la cavité 15 Le corps 18 de clapet fait saillie, par son raccord 19 pour l'agent de pression, dans la cavité 15 de la tête 14 représentant une chambre de pro- tection pour le clapet. L'extrémité frontale de la cavité 15 est fermée par un bouchon 20 qui s'y visse Une bride 21 du bouchon 20 est en contact avec le bouton 14 formant couvercle Le bord de la bride 21 et le bouton 14 formant couvercle sont soudés l'un à l'autre. Après avoir empli le récipient de réception 1 jus- qu'à un niveau déterminé, on introduit et enfonce dans son extrémité ouverte conique le couvercle 4 de fermeture de même conicité. En enfonçant le couvercle 4 de fermeture conique dans le cône 3 intérieur du récipient 1, une force radiale résultante s'applique sur la paroi du récipient de sorte que la paroi du récipient s'adapte, d'une manière à peu près uniforme, au pourtour du couvercle 4 de fermeture. Le couvercle de fermeture est enfoncé si profondément dans le cône 3 du récipient qu'il reste suffisamment de place pour une soudure 9 d'angle entre l'arête supérieure du couvercle et le bord 8 du récipient sur la surface 3 coni- que de sortie de l'alésage 2 intérieur. En maintenant le clapet 18 ouvert, on relie par voie métallique,en formant la soudure 9 d'angle,le couvercle 4 de fermeture au récipient 1 à l'aide d'un soudage par fusion complète sous gaz de protection. Le courant de gaz de protection est dirigé dans l'interstice 7 en forme de coin compris entre la paroi du récipient et le couvercle 4 de fermeture. On admet ensuite, par le clapet 18, un gaz d'essai convenable dans l'espace formé par le couvercle 4 de ferme- ture et par le récipient de réception 1, gaz à l'aide du- quel on vérifie de manière répétée l'étanchéité du confine- ment de cet espace On mesure, à cet effet, la pression du gaz dans le récipient 1 par l'intermédiaire du clapet 18. Si la pression du gaz est trop basse, ou si la valeur 7 2513800 mesurée s'abaisse, cela signifie que le récipient de récep- tion 1 fermé présente un défaut d'étanchéité On peut alors prendre des mesures en conséquence pour l'élimination du défaut d'étanchéité. On peut vérifier de manière répétée l'étanchéité du récipient de réception 1 fermé Si la vérification est sa- tisfaisante, on soude le bouchon 1 sur le bouton 14 formant couvercle afin de fermer la chambre 15 de protection du clapet de manière étanche Si l'on doit effectuer une nou- velle vérification très longtemps après la fermeture du récipient de réception 1, il suffit de détruire le cordon de soudure du bouchon 20 On peut alors charger de manière définie du nouveau gaz d'essai ou effectuer immédiatement une vérification de la pression intérieure du récipient. 8 2513800 REVENDICATIONS 1 Récipient pour recevoir et pour stocker de ma- nière sure des substances radioactives ou d'autres substan- ces nocives à la vie, notamment des produits defission ra- dioactifs ou des éléments combustibles de réacteur nucléai- re irradiés vitrifiés, dans l'ouverture de réception circu- laire et frontale duquel est introduit un couvercle de fer- meture fermant le récipient de manière étanche, caractérisé en ce que l'extrémité de l'alésage ( 2) intérieur du réci- pient ( 1) s'élargit en une surface de sortie ( 3) conique, en ce que-dans la section de la surface de sortie ( 3) coni- que est enfoncé un couvercle ( 4) de fermeture ayant une sur- face ( 5) latérale conique de même conicité se rétrécissant vers l'intérieur du récipient et en ce que la paroi du réci- pient et le couvercle ( 4) de fermeture sont soudés l'un à l'autre par une liaison ( 9) par fusion complète fermée sur elle-même. 2 Récipient de réception suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'arête supérieure du couver- cle ( 4) de fermeture est en-dessous du bord ( 8) voisin du récipient et en ce que le bord ( 8) du récipient et l'arête supérieure du couvercle ( 4) de fermeture sont soudés l'un à l'autre par une soudure ( 9) d'angle fermée sur elle-même. 3 Récipient de réception suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface ( 5) latérale du couvercle ( 4) de fermeture a une forme cylindrique à son extrémité supérieure. 4 Récipient de réception suivant l'une des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que le couvercle ( 4) de- fermeture présente une soupape ( 18) accessible de l'exté- rieur qui communique avec l'intérieur du récipient et la soupape ( 18) peut communiquer avec une source de gaz d'essai. Récipient de réception suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la soupape ( 18) est disposée dans une cavité ( 15) d'une partie ( 14) surélevée du couver- cle ( 4) de fermeture. 6 Récipient de réception suivant la revendication 9 2513800 , caractérisé en ce que la cavité ( 15) peut être fermée par un bouchon ( 20) 7 Récipient de réception suivant la revendication , caractérisé en ce que la partie ( 14) surélevée est de forme cylindrique et est montée sur le couvercle ( 4) de fermeture dans un alésage ( 12) taraudé ménagé dans la par- tie centrale. 8 Récipient de réception suivant la revendication ou 7, caractérisé en ce que la partie ( 14) surélevée est agencée en bouton. 9 Procédé pour fermer de manière étanche un réci- pient destiné à la réception et au stockage,de manière sûre, de substances radioactives ou d'autres substances nocives à la vie, notamment de produits de fission radio- actifs ou d'éléments combustibles de réacteur nucléaire irradiés vitrifiés, dans l'ouverture de réception circulai- re et frontale duquel est introduit un couvercle de ferme- ture fermant le récipient de manière étanche, caractérisé en ce que l'alésage intérieur du récipient s'élargit coni- quement à l'extrémité se trouvant du côté de l'ouverture de réception, en ce que la face latérale du couvercle de fermeture est usinée au tour à la même conicité, en ce que la face latérale conique du couvercle de fermeture est usi- née cylindriquement au tour à l'extrémité supérieure, en ce que le couvercle de fermeture, après chargement du réci- pient à l'aide de substances radioactives ou nocives à la vie, est enfoncé dans le cône du récipient jusqu'en-dessous du bord supérieur du récipient, en ce que le couvercle de fermeture est relié à la paroi du récipient à l'aide d'un soudage sous gaz de protection en égalisant les pressions entre l'intérieur du récipient et l'atmosphère environnan- te, le gaz de protection étant insufflé par le haut dans l'interstice compris entre le récipient et le couvercle de fermeture, et en ce que la cormmunication pour l'égalisation des pressions est interrompue après le soudage.