Brevet FR2523360A1 — publié le 19830916

Procédé et appareillage de vitrification de solutions de déchets radioactives. Les produits fissiles radioactifs se produi- sant sous forme liquide dans le premier cycle d'extrac- tion des installations de retraitement sont habituelle- ment vitrifiés"car des verres forment des produits sta- bles mécaniquement et fixent très bien les radionucléi- des. La solution de produit fissile très radio- active edt habituellement envoyée de manière dosée à l'installation de vitrification depuis un récipient d'alimentation Ce récipient d'alimentation est alimen- té par un réservoir pour la solution de produit fis- sile radioactive. Les effluents gazeuxse produisant pendant la vitrification de la solution de produit fissile dans le four de fusion d'une installation de vitrification, doivent être débarrassés des particules de poussière et autres impuretés entrainéespuisque sinon des conduits et des équipementspourraient être engorgés Il est donc habituel d'envoyer l'effluent gazeux dans un étac d'épu- ration de l'effluent gazeux pour le dépôt des particules de poussière L'effluent gazeux est épuré dans cet étage d'épuration à contre-courant d'un liquide de lavage,dans lequel les acides, les particules de poussières et les aérosols séparés s'accumulent. Le liquide de lavage circule en circuit fermé afin de minimiser la production de déchets radioactifs secondaires Au bout d'un certain temps, le liquide de lavage qui circule est très pollué et doit être changé. L'invèntion vise un procédé de vitrification de solutionéde produit fissile, dont le déroulement est très simplifié et dont le coût de l'épuration de l'effluent gazeux est plus petit. L'invention a donc pour objet un procédé de vitrification de produits fissiles radioactifs se pré- sentant en solution liquide, qui consiste à amener, de manière dosée, la solution de produit fissile d'un récipient d'alimentation à l'installation de vitrifi- cation et, dans un étage d'épuration de l'effluent ga- zeux par un liquide de lavage et à débarasser de particu- les de poussière et autres impuretés entraînées l'ef- fluent gazeux du four se produisant lors de la vitrifi- cation, caractérisé en ce qu'il consiste: à prélever la solution de produit fissile ra- dioactif du récipient d'alimentation comme liquide de lavage et à l'envoyer en tête de l'étage d'épuration de l'effluent gazeux, à retourner la solution de produits fissiles servant de liquide de lavage dans le récipient d'alimentation après qu'elle a traversé l'étage d'épuration de l'effluent gazeux, et à envoyer l'effluent gazeux du four de l'ins- tallation de vitrification à contre-courant dans l'éta- ge d'épuration de l'effluent gazeux. Dans le procédé suivant l'invention,on utilise comme liquide de lavage la solution de produit fissile liquide se trouvant dans le récipient d'alimentation, il n'est plus nécessaire d'avoir un liquide de lavage distinctwqui représente des déchets secondaires supplé- mentaires Les deux stades du procédé,de dosage de la solution de produit fissile provenant du récipient d' alimentation et d'épuration de l'effluent gazeuxe sont sensiblement simplifiés suivant l'invention. Avantageusement, le procédé consiste à en- -voyer l'effluent gazeux du four de l'installation de vitrification au récipient d'alimentation et de là à le faire passer dans l'étaged'épuration de l'effluent gazeux L'effluent gazeux provenant de l'installation de vitrification débouche dans le récipient d'alimen- tation au-dessus du niveau du liquide De là l'effluent gazeux arrive dans l'étage d'épuration de l'effluent. Ceci à l'avantage que l'effluent gazeux subit déjà dans le récipient d'alimentation une épuration préa- lable avant de pénétrer dans l'étage d'épuration de l'effluent gazeux. L'invention vise également,pour l'exécution du procédé,un appareillage de vitrification de produits fissiles liquides très radioactifs, corprenant une ins- tallation de vitrification, ayant un four de fusion du verre et communiquant par un dispositif de transport de manière dosée avec un récipient d'alimentation en la solu- tion de produits fissiles liquide, et un laveur à con- tre-courant pour l'épuration, par un liquide de lavage circulant en circuit fermé, de l'effluent gazeux du four de l'installation de vitrification passant dans un conduit de sortie pour l'effluent gazeux Pour di- minuer le nombre d'équipements de l'installation et pour simplifier la structure et l'entretien de l'ins- tallation, l'appareillage est caractérisé en ce que la sortie du laveur à contre-courant communique avec le récipient d'alimentation, et un conduit tubulaire, muni d'un dispositif de transport de manière dosée, est interposé entre le récipient d'alimentation et la tête du laveur à contre-courant. L'étage d'épuration de l'effluent gazeux et le récipient d'alimentation pour la solution de pro- 4- duit fissile sont ainsi avantageusement rassemblés en un équipement L'appareilllage suivant l'invention se caractérise par la simplicité de sa structure et de la façon dont il faut le conduire. Suivant une variante avantageuse, le conduit d'évacuation de l'effluent gazeux du four débouche dans le récipient d'alimentation au-dessus du niveau du li- quide L'introduction de l'effluent gazeux dans le ré- cipient d'alimentation est plus favorable pour des rotifs de construction que son introduction dans la colonne d'épuration de l'effluent gazeux,qui a une section droite plus petite. Suivant un autre perfectionnement avantageux de l'invention, dans le récipient d'alimentation est disposé un système pulsateur d'air plongeant dans la solution de produit fissile Grâce à ce système de pulsion d'aireon peut empêcher des dépôts sur le fond du récipient d'alimentation. La figure unique du dessin annexé, donnée uniquement à titre d'exemple, illustre l'invention. Une installation de vitrification l,en soi connue,présente un four de fusion du verre,qui n'est pas représenté ici et qui est porté à la température de fusion par un dispositif de chauffage 2 La flèche 3 représente la sortie du verre fondu absorbant les produitsfissiles radioactifs De la fritte de verre est envoyée par l'intermédiaire d'une ouverture de chargement (flèche 4) à l'installation de vitrifica- tion 1 La solution de produits fissilestrès radioac- tiveest amenée de manière dosée par une ouverture d' amenée 5. Dans un conduit d'amenée 5,qui met l'ouver- ture d'amenée 5 en communication avec le récipient d'alimentation 7,est monté un récipient doseur 8 d'une installation de transport et de dosage par barbo - tage d'air Ces installations de transport par barbo- tage d'air ont fait leurspreuves pour le transport de manière dosée de solutionàde produitsfissilesradioac- tives Dans ces dispositifs de transport par barbotage d'air,le mouvement de transport est obtenu par barbo- tage d'air dans une colonne de liquide L'amenée d'air s'effectue ici par un conduit 9 à l'extrémité inférieu- re du conduit d'amenée 6 qui est disposé dans la région intérieuredu récipient d'alimentation 7 Le transport de la solution de produitsfissilesau moyen d'un barbo- tage d'air est plus sûr qu'à l'aide d'une pompe, car le barbotage d'air ne possède pas de partie mobile. On se dispense ainsi d'avoir éventuellement à rempla- cer une pompe Il ne se produit pas de déchet secon- daire par une pompe contaminée et il n'y a pas de pos- sibilité que le personnel subisse une irradiation pen- dant le remplacement des pompes. La solution de produitsfissileâest amenée depuis un réservoir qui n'est pas représentée ici,par l 'intermédiaire de pompe ou par un autre système à barbc- tage d'air et par l'intermédiaire d'une amenée 101 au récipient d'alimentation 7 Dans ce récipient d'alimen- tation 7 on maintient toujours un niveau de liquide com- pris entre deux valeurs limites déterminées. Dans le récipient d'alimentation 7 fait sail- lie un tube pulsateur 1 l dans lequel le liquide est in- troduit avec création d'une dépression Lorsqu'il se produit une surpression,le liquide est refoulé du tube du pulsateur dans le récipient d'alimentation 7 Grâce à ce système à air pulsé, on peut empêcher des dépôts dans le récipient d'alimentation 7. Dans le récipient d'alimentation 7 fait sail- lie l'extrémité inférieure d'une colonne de lavage 12,- qui présenteien tête,,un conduit d'évacuation 13 de l' effluent gazeux épuré du four Cette colonne de lavage 12 est alimentée dans sa partie supérieure par un li- quide de lavage,qui est pris,1 par un conduit de dosage 14 dans lequel est disposé un récipient à barbotage d'air 15,dans la réserve de liquide du récipient d'ali- mentation 7 L'arrivée d'air pour ce dispositif de trans- port à barbotage d'air s'effectue par le conduit d'ame- née 16. L'installation de vitrification présente un conduit pour l'effluent gazeux 17 Tqui débouche dans le récipient d'alimentation 7 au-dessus du niveau du li- quide 18. Le récipient d'alimentation 7 peut être refroi- di ou réchauffé par un dispositif de refroidissement ou de chauffage 19. Le mode de fonctionnement de l'appareillage dé- crit ci-dessus est le suivant: la solution de produit fissile à vitrifier est amenée d'un réservoir non représenté au récipient d'ali- mentation 7 Le niveau du liquide 18 dans le récipient d'alimentation 7 est surveillé de manière à ce qu'il se trouve toujours entre deux valeurs limites Le conduit d'amenée 6 plonge dans la réserve de solution de produit fissile, qui est chargée de manière doséeau moyen du récipient de dosage à barbotage d'air 8 et de l'amenée d'air car l'inter- médiaire du conduit 9, dans l'installation devitrification 1 par l'intermédiaire du conduit d'amenée 6 En même temps, on charge de la fritte de verre (flèche 4) dans l'ins- tallation de vitrification Après la fusion de la frit- te de verre, les produits fissiles radioactifs sont fi- xés dans le verre et sont soutirés périodiquement de 1 ' installation de vitrification 1. L'effluent gazeux se formant pendant la vi- trification entraîne des particules de poussière et des aérosols radioactifs et entrepar l'intermédiaire du conduit pour l'effluent gazeux 17,dans le récipient d'alimentation 7 au-dessus du niveau du liquide 18. L'effluent gazeux traverse alors la colonne de lavage 12 de bas en haut à contre-courant du liquide de la- vage chargé dans la partie supérieure,qui a été souti- ré de la réserve de solution de produit fissile du ré- cipient d'alimentation 7 Pendant la traversée de la colonne de lavagela plus grande partie des particu- les de poussière,des aérosols et des radionucléides volatilisés pendant la vitrification sont absorbés par la quantité de solution de produit fissile ser- vant de liquide de lavage Le liquide de lavage pol- lué revient dans le récipient d'alimentation 7 De celui-ci,il est retourné,en partie,en tête du laveur à gaz 12 et,pour une autre partie,il est envoyé à 1 ' installation de vitrification 1 par l'intermédiaire du conduit d'amenée 6. Quand, en raison des lavages de gaz permanents, il s'accumule dans la solution de produit fissile du ré- cipient d'alimentation 7 des constituants enlevés par lavage en des quantités qui vont au-delà des valeurs limites admissibles et qui ne pourraient pas être absor- bés par le verre fondu, on soutire une partie de la so- lution de lavage et on l'envoie subir un autre traite- ment Par l'intermédiaire du conduit d'amenée 10, on r 6 ta- blit le niveau du liquide dans le récipient d'alimenta- tion 7. REVENDI CATIONS 1 Procédé de vitrificaticnde produits fis- siles radioactifs se présentant en solution liquide, qui consiste à amener, de manière dosée, la solution de produit fissile d'un récipient d'alimentation à 1 ' installation de vitrification et, dans un étage d'épu- ration de l'effluent gazeux par un liquide de lavage, à débarrasse de particules de poussière et autres im- puretés entraînées l'effluent gazeux du four se produi- sant lors de la vitrification, caractérisé en ce qu'il consiste: à prélever la solution de produi W fissiles radioactivedu récipient d'alimentation comme liquide de lavage et à l'envoyer en tête de l'étage d'épura- tion de l'effluent gazeux, à retourner la solution de produits fissiles, servant de liquide de lavage, dans le récipient d'alimentation, après qu'elle a traversé l'étage d'épuration de l'effluent gazeux, et à envoyer l'effluent gazeux du four de l'ins- tallation de vitrification à contre-courant dans l'éta- ge d'épuration de l'effluent gazeux. 2 Procédé de vitrification suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à envoyer l'effluent gazeux du four de l'installation de vitrification au récipient d'alimentation et de là à le faire passer dans l'étage d'épuration de l'effluent gazeux. 3 Appareillage de vitrification de produits fissiles liquides très radioactifs, comprenant une ins- tallation de vitrification,ayant un four de fusion du verre et communiquant par un dispositif de transport de manière dosée avec un récipient d'alimentation en solu- tion de produits fissiles liquide, et un laveur à con- tre-courant pour l'épuration, par un liquide de lavage circulant en circuit fermé, de l'effluent gazeux du four de l'installation de vitrification passant dans un con- duit de sortie pour l'effluent gazeux, caractérisé en ce que: la sortie du laveur à contre-courant ( 12) communique avec le récipient d'alimentation ( 7), et un conduit tubulaire ( 14),muni d'un dispo- sitif de transport de manière dosée ( 15,16),est interpo- sée entre le récipient d'alimentation ( 7) et la tête de laveur à contre-courant ( 12). 4 Appareillage de vitrification de produits fissiles liquides suivant la revendication 3, caracté- risé en ce que le conduit ( 17) d'évacuation de l'effluent gazeux du four débouche dans le récipient d'alimentation ( 7) au-dessus du niveau du liquide ( 18). Appareillage selon la revendication 3 ou 4, caractéris en ce que dans le récipient d'alimentation ( 7) est disposé un système pulsateur d'air ( 11) plon- geant dans la solution de produits fissiles.