Brevet FR2516500A1 — publié le 19830520

La présente invention concerne une installation pour l'obtention de gouttes de verre à partir d'un bain de ver- re d'un four de fusion, contenant des déchets radioactifs. Par là demande de brevet allemand (DOS) 24 53 404, on connait la transformation en gouttes d'un bain de verre fondu radioactif provenant d'un four de fusion A cette fin, on a prévu un récipient de fusion disposé dans un four et constitué de trois tubes coaxialement agencés. Le verre liquide pénètre au fond d'un des tubes dans un tube un peu plus étroit, remonte ensuite dans un tube plus large qui enveloppe à distance le tube plus étroit, le tube supérieur présentant une colerette dans laquelle sont disposés des ajutages de sortie en couronne par o le verre s'échappe sous forme de gouttes Les gouttes de verre tombent sur une bande sans fin ou un plateau tour- nant pourvu d'une raclette pour finalement parvenir dans un récipient collecteur Cette installation connue d'ob- tention de gouttes de verre est cependant d'une construc- tion très coûteuse. Le problème posé, dont la solution fait l'objet de la présente invention, était de découvrir une installation plus simple qui permit d'obtenir des gouttes de verre à partir d'un bain de verre fondu contenant des déchets radioactifs. Le problème ainsi posé a trouvé sa solution par la construction décrite dans la partie caractérisante de la revendication 1. La solution apportée conformément à la présente invention permet de renoncer à l'emploi d'une installation coûteuse comportant de multiples tubes coaxiaux pour la fabrication de gouttes de verre Les gouttes de verre sont pratiquement directement préparées dans le trop-plein du four de fusion La présente invention permet une construction compacte de l'installation de fabrication des gouttes de verre L'encombrement par rapport aux instal- lations usuelles est considérablement réduit, ce qui est très avantageux pour la mise en oeuvre dans ce que l'on appelle les ''cellules chaudes' Par l'installation conforme à la présente invention, on a créé ce que l'on peut appeler une installation de fabrication de gouttes de verre/débordement de four de fusion intégrée, dans laquelle les ajutages de formation des gouttes constituent la voie de sortie unique pour le verre en fusion, ce qui facilite considérablement la mise à l'abri de l'air du four de fusion et de l'installation de fabrication de gouttes conforme à l'invention. L'installation suivant la présente invention permet une réduction très importante de la quantité de verre fondu radioactif (volume dit hold-up) présente à l'extérieur du four de fusion Le volume hold-up représente en service normal seulement environ 1 litre, alors que ce volume est très nettement supérieur, s'élevant par exemple jusqu'à litres, dans le c Bs des installations connues Par le fait même, le risque d'insécurité s'en trouve considéra- blement réduit, étant donné que, par exemple, au cours d'une percée de l'installation par corrosion, seule une quantité co mparativement faible de verre fondu est susceptible de s'écouler à l'extérieur Des formes de réalisation avantageuses et appropriées de la solution apportée par la présente invention sont définies dans les revendications secondaires. On illustrera à présent l'invention plus en détail en se référant aux dessins ci-annexés qui en représentent des exemples de formes de réalisation et dans lesquels: la figure 1 représente une forme de réalisation d'un dispositif raccordé à un four de fusion, conforme à l'invention, permettant l'obtention de gouttes de verre, la figure 2 représente une projection de bout d'une forme de réalisation d'un tube servant de trop-plein ou débordement dans l'installation conforme à la présente invention et la figure 3 représente une projection latérale en perspective d'une autre forme de réalisation du tube servant de tropplein ou débordement suivant la figure 2. Les éléments de construction identiques ont reçu les mtmes notations de référence sur les trois figures des dessins. La figure 1 représente une vue en coupe verticale d'une installation 2 destinée à l'obtention de gouttes de verre à partir d'un bain de verre en fusion 4. L'installation 2 comporte un boltier ou carter d'ins- tallation 6 qui enveloppe un tube 8, disposé horizon- talement et qui est avantageusement constitué d'un matériau métallique Le tube 8 est ouvert à son extrémité 10 et comporte ici un rebord extérieur 12 qui est assujetti au boîtier ou carter 6 L'autre extrémité 14 du tube 8 est fermée;dans la zone de l'extrémité 14, le tube présente vers le bas un élargissement 16 en forme de sac Dans le fond 18 de cet élargissement 16, sont agencés de nombreux petits ajutages à gouttes 20, qui sont constituées par des forures pratiquées dans le fond 1-8 et des tubes à gouttes 24 logés dans ces forures et faisant saillie vers le bas. Le tube 8 est environné d'éléments chauffants 26. La face interne du boîtier ou carter 6 de l'installa- tion est pourvue d'une isolation thermique 28 Entre l'isolation thermique 28 et les éléments chauffant 26, on laisse de préférence subsister un espace intermé- diaire 30, recouvert et fermé par le rebord 12 à l'ex- trémité ouverte 10. En vue de pouvoir raccorder l'installation 2 à un four de fusion 32, ce dernier comporte une forure 38 dans une paroi 34 de sa chambre voisine 36, forure dont le diamètre correspond à peu près au diamètre interne du tube 8 L'isolation thermique 40 du four de fusion 32 est évidée autour de l'extérieur du bottier ou carter 6 de l'installation, si bien que l'installation 2 peut être directement raccordée par le rebord 12 du tube 8 à la paroi 34 et Etre assujet- tie au four de fusion 32 par l'intermédiaire d'un dispositif de retenue 42. La figure 2 représente l'élargissement 16 en forme de sac, à peu près sous la forme d'une partie de tube 50 en forme de coquille ou cuvette, qui se raccorde tangentiellement au manteau du tube 8 Les ajutages à gouttes 20 sont agencés le long de la génératrice la plus profonde de cette partie de tube 50. La partie de tube 50 peut également être équipée d'un fond plat 52 représenté en traits interrompus-bur la figure 2 Les ajutages à gouttes 20 sont dans ce cas avantageusement répartis sur toute la surface du fond- 52 (cet agencement n'est pas représenté sur la figure 2). L'élargissement 16 peut aussi présenter la forme d'une armoire. La figure 3 représente l'agencement tube 8/6 lar- gissement 16 en forme de sac sous forme d'un tube angu- laire, o la partie de tube 54 coudée qui s'étend vers le bas, reprend la fonction d'élargissement en forme de sac 16 L'extrémité de cette partie de-tube 54 est pourvue d'un fond 56 dans lequel sont agencés les ajutages à gouttes 20, de préférence répartis sur toute la surface. L'installation décrite ci-dessus travaille comme suit: lorsque le niveau du verre dans le four de fusion en matière céramique 32 parvient à hauteur du côté inférieur de la forure 38 dans la paroi 34 de là chambre voisine, le verre en fusion 4 pénètre dans l'extrémité ouverte 10 du tube 8 et s'écoule dans l'élargissement 16 en forme de sac Les éléments chauffants 26 permettent de maintenir la température à une valeur qui garantit un bon écoulement du verre. Le verre en fusion 4 sort finalement des ajutages 20 sous la forme de gouttes 44. La vitesse des gouttes est d'abord faible pendant le bas niveau du verre fondu dans l'élargissement 16. La collecte des gouttes 44 s'effectue à l'aide de dispo- sitifs connus, par exemple à l'aide d'un plateau tour- nant Après l'élévation du niveau du verre dans l'élargissement en forme de sac 16, la vitesse des gouttes augmente, étant donné que la pression hydro- statique de la colonne de verre sur les ajutages s'accroit Les ajutages à gouttes sont réalisés de telle manière que le verre remplisseau cours de son écoulement, la section transversale interne totale de chaque ajutage On y parvient par une limitation du diamètre interne des ajutages à quelques milli- mètres Cette forme de réalisation permet de garantir que le verre liquide sort constamment des ajutages sous forme de gouttes distinctes pour autant que l'on maintienne une température maximale déterminée dans l'installation. Une élévation du niveau du verre entraîne auto- matiquement une augmentation de la fréquence d'arrivée des gouttes De cette manière, on contrecarre une élévation plus poussée du niveau du verre. Des élévations de niveau de courte durée dans la chambre voisine 36, par exemple par des coups de pres- sion dans le four, entraînent, il est vrai, également une élévation du niveau du verre en fusion dans le tube 8, cekendant -le verre fondu continue de sortir des ajutages 20 sous la forme de gouttes Après- normalisation de ia pression et descente du niveau de verre dans la chambre voisine 36 jusqu'au niveau normal, le verre en fusion excédentaire s'écoule hors du tube 8 pour revenir dans le four de fusion 32. On est également assuré que même lors de variations du niveau de verre dans le four de fusion vers le haut, conditionnée par le fonctionnement, il se forme cons- tamment des gouttes de verre La sécurité de fonc- tionnement est par conséquent concomitamment élevée. L'exclusion technique de l'air du four de fusion pose un problème particulier dans le cas des systèmes de la technique antérieure Cette exclusion d'air est améliorée par l'installation décrite ci-dessus En service normal, on maintient dans le four de fusion une pression réduite d'environ 50 mm de colonne d'eau. Pour un poids spécifique du verre fondu d'environ 2,5 g/ cm 3, il suffit d'une colonne de verre de 20 mm pour étancher les ajutages 20 contre cette pression réduite interne Les produits d'évaporation en partie radio- actifs, qui proviennent de l'installation décrite ne peuvent pas parvenir dans la zone des perles de verre prêtes, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas s'échapper des ajutages à gouttes. REVENDICATIONS 1 Installation pour l'obtention de gouttes de verre à partir d'un bain de verre d'un four de fusion, contenant des déchets radioactifs, caractérisée par un tube ( 8) disposé à peu près horizontalement, servant de trop-plein ou de débordement pour le verre fondu, pouvant être raccordé au four de fusion ( 32), équipé d'ajutages à gouttes ( 20) dans la zone de son extrémité libre ( 14). 2 Installation suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que le tube ( 8) comporte dans la zone de son extrémité libre fermée ( 14) un prolongement ou un élargissement ( 16) en forme de sac s'étendant vers le bas, dans le fond ( 18) duquel les ajutages à gouttes ( 20) sont logés. 3 Installation suivant la revendication 2, carac- térisée en ce que l'élargissement ( 16) en forme de sac est formée par une courte partie de tube ( 50) en forme de coquille ou cuvette, fermée des deux cbtés, qui se raccorde tangentiellement au manteau dans la zone d'un évidement du tube ( 8). 4 Installation suivant la revendication 3, carac- térisée en ce que les ajutages à gouttes ( 20) sont agencés le long de la génératrice la plus profonde de l'élargissement ( 16) ou de la partie de tube en forme de cuvette ou coquille ( 50). Installation suivant la revendication 3, carac- térisée en ce que la partie de tube en forme de cuvette ou coquille ( 50) est pourvue d'un fond plat ( 52) sur toute la surface duquel les ajutages à gouttes ( 20) sont répartis. 6 Installation suivant la revendication 2, carac- térisée en ce que l'agencement tube ( 8)/élargissement ( 16) est formé par un tube angulaire ( 54) dont une partie '16500 de tube ( 56) dirigée vers le bas est fermée à l'aide d'un fond ( 58) dans lequel les ajutages à gouttes ( 20) sont logés. 7 Installation suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que les a Jutages à gouttes ( 20) sont chacun constitués par une forure ( 22) prévue dans le fond ( 18) de l'élar- gissement ( 16) et par un tube à gouttes ( 24) agencé dans cette forure et s'étendant vers le bas. 8 Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le diamètre interne du tube à gouttes ou des ajutages à gouttes ( 20) est si faible- ment dimensionné que le verre fondu en remplisse cons- tamment la section transversale interne totale de manière que le verre fondu ne sorte des ajutages à gouttes ( 20) qu'en gouttes distinctes ( 44) 9 Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube ( 8) ou le tube angulaire ( 54) est enveloppé d'un dispositif chauffant ( 26). Installation suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 9, caractérisée en ce que le tube ( 8) ou le tube angulaire ( 54) est disposé dans un boltier ou carter ( 6) thermiquement isolé. 11 Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube ( 8) ou le tube angulaire ( 54) peut être rac- cordé par son extrémité ouverte ( 10) à une forure ( 38) réalisée dans la paroi ( 34) du four de fusion ( 32).