Brevet FR2533908A1 — publié le 19840406

COLONNE D'HYDROLYSE UTILISEE POUR LA CONVERSION EN CONTINU DE DIURANATE D'AMMONIU Mo La présente invention se rapporte d'une façon générale aux systèmes de traitement de combustible nucléaire, et concerne plus particulièrement une colonne d'hydrolyse avec une buse à gaz perfectionnée utilisée dans un dispositif de conversion en continu de diuranate d'ammonium La conversion de diuranate d'ammonium utilise une colonne chargée pour l'hydrolyse d'hexafluorure d'uranium gazeux,(UF 6) avec de l'eau pour produire une solution-de fluorure d'uranyle (UO 2 F 2) contenant dé l'acide fluorhydrique qui est ensuite traité pour extraire l'uranium de la solu- tion Dans ce type de processus-, de l'eau admise en haut d'une colonne-et du gaz admis par une buse à gaz sur un côté de la colonne forment une solution qui éventuellement est déchargée par le fond de la colonne. L'hexafluorure d'uranium gazeux est fourni dans le grand cylindre qui doit être chauffé car le gaz se solidifie ou se congèle à des- températures inférieures à 64 C environ Les buses à gaz courantes imposent une complexité supplémentaire de réalisation pour chauffer le 2 2533908 carter de la buse (généralement en acier inoxydable) afin d'empêcher le gaz de se solidifier lorsqu'il est introduit dans la colonne d'hydrolyse Une réalisation existante d'une buse à gaz utilisée dans ce but (brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 126 420) comprend une circulation de vapeur dans un ensemble de conduites intérieures en boucle fermée dans le carter de la buse. Dans cette buse courante, l'hexafluorure d'uranium gazeux pénètre dans la buse par le haut et effectue ensuite une rotation de 90 dans un tube horizontal faisant saillie à l'intérieur de la colonne hydrolyse La disposition horizontale du tube d'adduction dans cette buse entraîne l'accumulation de cristaux de fluorure d'ura- nyle et bloque l'extrémité de sortie du tube Cela est dé au fait que des cristaux de fluorure d'uranyle formés dans la colonne d'hydrolyse s'accumulent sur le dessus du tube et que ces cristaux se forment dans l'extrémité du tube à partir de l'eau qui pénètre depuis la colonne hydrolyse En outre, des blocages peuvent se produire à d'autres endroits dans des circuits d'arrivée de gaz, entre le cylindre de gaz et la buse si l'hexafluorure d'uranium gazeux peut se solidifier Eventuellement, la buse ou autre partie du circuit d'arrivée de gaz se bouche complètement et doit être débouchée La réalisation avec un seul tube d'arrivée pour une seule buse entraine que pendant les opérations de débouchage, le processus de conversion de diuranate d'ammonium doit être interrompu et que l'hexafluo- rure d'uranium gazeux résiduel dans la ligne doit être libéré dans l'environnement de l'installation. Un échappement dans la conduite de transport d'hexafluorure d'uranium est utilisé pour éliminer l'hexafluorure d'uranium qui subsiste dans le cylindre de transport L'opération d'échappement n'est pas efficace dans la buse courante car le dispositif d'échappement doit repous- ser le gaz par la rotation de 90 et la buse simple ou 3 g 2533908 le seul tube d'arrivé imposent d'interrompre le processus de conversion de diuranate d'ammonium Des problèmes supplémentaires d'échappement sont causés par un blocage partiel du tube d'arrivée. L'objet essentiel de l'invention est donc de proposer une colonne hydrolyse qui ne présente pas les inconvénients et les problèmes mentionnés ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne une colonne d'hydrolyse destinée à un processus en continu de conversion de diuranate d'uranium, comprenant une colonne tubulaire comportant à son extrémité supérieure une entrée pouvant être branchée sur une source d'eau, et une sortie de décharge à son extrémité inférieure-; et un branchement transversal disposé dans la colonne entre l'entrée et la sortie; cette - colonne se caractérise par une première buse à gaz avec un carter isolant de la chaleur fixé sur-le branchement transversal, ce carter comprenant un-premier passage incliné dont l'extrémité supérieure peut être branchée sur une source d'hexafluorure d'uranium gazeux et dont l'extrémité inférieure pénètre et communique avec l'intérieur de la colonne tubulaire pour que le gaz circulant vers le bas par le premier passage puisse être déchargé directement et mélangé avec l'eau qui descend dans la colonne, le carter faisant saillie à l'inté- rieur de la colonne de manière que l'eau s'écoule généralement sur toute l'extrémité inférieure du premier passage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure i est une vue de côté et en coupe partielle du colonne d'hydrolyse-selon l'invention, La figure 2 est une vue de face de la buse à gaz et de la région environnante de la figure 1, La figure 3 est une coupe de la buse à gaz et de la région environnante de la figure 2, suivant les 4 2533908 flèches III-III. La figure 4 représente schématiquement un circuit d'arrivée de gaz qui alimente la colonne d'hydrolyse de la figure 1. La figure 1 représente une colonne d'hydrolyse destinée à être montée dans un ensemble de traitement en continu de conversion de diuranate d'ammonium, cette colonne comportant une colonne tubulaire supérieure 12 avec une entrée d'eau 14 et un échappement d'air 16,à son extrémité supérieure L'extrémité inférieure de la colonne supérieure 12 comporte une bride 18 boulonnée ou fixée par tout autre moyen sur une bride supérieure 19 du raccord de branchement transversal 20 La bride inférieure 21 du raccord de branchement 20 est fixée sur une colonne tubulaire inférieure 22 qui comporte une sortie de décharge 24 à son extrémité inférieure Une sortie 26 de contrôle de niveau de liquide, branchée sur d'autres éléments non représentés, maintient un niveau voulu du liquide dans la colonne et assure en outre la recirculation d'une partie du liquide de la colonne de la sortie 26 par la pompe 28 vers l'entrée 30 située en haut La colonne supérieure 12 et la colonne inférieure 22 peuvent être traitées comme une colonne tubulaire unique, le raccord transversal 20 étant installé dans la colonne entre son entrée 14 et sa sortie 24. Une buse à gaz 34 est montée, par des boulons 41 sur l'entrée de gaz 32 du raccord 20 Le raccord 20 comporte également une ouverture pour recevoir un montage inverse ou une seconde buse à volonté, et qui est fermée par une bride pleine 35. -La buse illustrée sur les figures 2 et 3 comporte un carter 36 isolant de la chaleur avec une bride 38 qui est fixée par des boulons 41 sur une bride latérale du raccord 20 De préférence, le carter 36 est en fibre de verre Etant donné que le carter 36 est réalisé en une matière isolante de la chaleur, la nécessité de chauffer la buse à gaz des réalisations courantes est éliminée. L'hexafluorure d'uranium gazeux chauffé dans son cylindre de transport reste maintenant à l'état gazeux pendant son transit jusqu'à-l'intérieur de la colonne tubulaire La buse à gaz et sa conduite au circuit d'alimentation associés sont purgés avec de l'azote avant que le processus de conversion de diuranate d'uranium soit interrompu afin d'éliminer la possibilité de bouchage de la buse ou de la conduite d'arrivée de gaz par de l'hexafluorure d'uranium résiduel. Le carter 36 comporte un passage incliné 42. Le passage incliné 42 est adapté, à son extrémité supérieure 44 qui est supportée par une nervure 46 du carter 36, pour être branché sur une source de gaz d'hexafluorure d'uranium (UF 6) au moyen d'une bride 48 L'extrémité inférieure 50 du passage incliné 42 communique avec l'intérieure 52 de la colonne tubulaire L'extrémité inférieure 50 fait saillie à l'intérieur de la colonne de sorte que l'hexafluorure d'uranium gazeux descend par le passage 42, passe directement dans l'eau qui s'écoule dans la colonne et se mélange avec elle En outre, toute la partie de l'extrémité inférieur 50 pénètre à l'intérieur de la colonne sur une longueur suffi- sante pour que l'eau qui s'écoule soit en contact avec toute la surface de l'extrémité inférieure Cela assure un auto- nettoyage de la buse. De préférence, le passage 42 est, rectiligne et fait un angle de 450 avec l'axe longitudinal de la colonne. Un passage rectiligne permet un échappement plus facile des cylindres à gaz qu'avec la buse courante, et permet également un débouchage facile du passage dans les cas extrêmement improbables o cela serait nécessaire L'inclinaison de 450 assure que l'eau qui s'écoule dans la colonne ne pénètre pas dans l'extrémité inférieure du passagen évitant ainsi que de l'eau se combine avec l'hexafluorure d'uranium gazeux pour former des cristaux de fluorure d'uranyle dans le passage, *6 2533908 pouvant bloquer la buse. L'extrémité inférieure ne peut comporter de partie en surplomb emp 8 hant l'eau qui s'écoule d'atteindre les régions sous-jacentes De préférence, l'extrémité infé- rieure 50 du passage est parallèle à l'axe longitudinal de la colonne de sorte qu'elle est automatiquement nettoyée par l'eau qui descend dans la colonne et qui atteint toutes les parties de cette extrémité inférieure Pour faciliter l'auto-nettoyage de la buse, il est préférable que la partie du carter qui fait saillie à l'intérieur de la colonne tubu- laire (en raison du fait que le carter 36 comporte le passage 32 avec son extrémité inférieur 50 en saillie) comporte une région supérieure 54, une région médiane 56 et une région inférieure 58 La région supérieure 54 est inclinée vers le bas (de préférence à 450) vers l'axe longitudinal de la colonne, la région intermédiaire 56 est parallèle à cet axe et contient l'extrémité inférieure 50 du passage, et la région inférieure 28 est inclinée vers le bas (de préférence à 45 ) à l'opposé de l'axe La région médiane -56 est reliée par sa partie supérieure à la région supérieure 54 et par sa partie inférieure avec la région inférieure 58. Une garniture 60 résistant à la corrosion couvre le passage 42 et la partie du carter 54, 56 et 58 pénétrant à l'inté- rieur 52 de la colonne De préférence un fluorocarbonate ou une matière plastique renforcée est utilisé pour la garniture qui est en contact avec l'hexafluorure d'uranium gazeux ou la solution de fluorure d'uranyle Des matières comme le Teflon ou le Kynar peuvent convenir Une meilleure protection est assurée si la garniture 60 comporte deux couches de matières différentes résistant à la corrosion, par exemple une couche de Teflon recouvrant une couche sous-jacente de résine. De préférence, dans la colonne d'hydrolyse 10, le carter 36 de la buse à gaz 34 comporte un second passage 62 généralement identique au premier passage 42 Le passage supplémentaire 62 peut être séparé du passage initial 42 mais positionné d'une manière similaire De même, la colonne d'hydrolyse 10 peut comporter une seconde buse (non-représentée) identique à la buse initiale 34, séparée d'elle et positionnée d'une façon similaire, par exemple symétriquement par rapport à la buse 35 prenant la place de la bride fermée 35 apparaissant sur la figure 1 Une réali- sation à deux passages ou deux buses apporte plusieurs avan- tages sur les réalisations courantes pour le fonctionnement de la colonne d'hydrolyse Avec la possibilité d'un double passage, deux cylindres à gaz peuvent être branchés par un circuit d'alimentation de gaz (non représenté) sur une colonne d'hydrolyse Un cylindre à gaz peut être vidé par un passage 42 sans interrompre le processus de conver- sion de diuranate d'uranium, grâce au second cylindre à gaz qui alimente la colonne d'hydrolyse par le second passage 62 Ce circuit d'alimentation de gaz peut consister en un circuit direct entre un cylindre et un passage et un second circuit direct entre le second cylindre et le second passage. Un circuit d'alimentation en gaz plus élaboré peut être utilisé pour permettre que les blocages soient débouchés dans la buse (ou autres parties du circuit d'alimentation) sans être obligés, comme avec les colonnes d'hydrolyse courante, d'interrompre la conversion de diuranate d'alumine et sans qu'il soit possible que de l'hexafluorure d'uranium bloqué résiduel s'échappe dans l'environnement de l'installation Ce circuit d'alimentation plus élaboré (dont un exemple est représenté sur la figure 4) peut utiliser des vannes et des branchements de circuits d'ali- mentation pour maintenir le traitement (en passant au second cylindre et en passage ouvert)-et pour libérer la pression et chasser le gaz résiduel bloqué vers le passage ouvert avant de déboucher le premier passage bloqué ou le circuit bloqué aboutissant à ce premier passage Il y a lieu par exemple de considérer un premier accord 64 en formè de "T" avec une vanne 66 à sa base et une vanne 68,70 à l'extré- mité de chaque bras La base de banne 66 est reliée au premier cylindre de gaz 72 La vanne 68 du bras de droite est reliée à un circuit direct de droite 74 vers le premier passage 42 et la vanne 70 du bras de gauche est reliée à un circuit direct de-gauche 76 vers le second passage 62. Un second raccord 78 en "T" est également prévu avec sa vanne de base 80 reliée au second cylindre 86, sa vanne de droite 82 reliée au circuit direct de droite 74 en aval mais à proximité de la première vanne de droite 68 et avec la vanne du bras gauche 84 reliée au circuit direct - gauche 76 en aval et à proximité de la première vanne de gauche 70 Par une opération évidente d'ouverture et de fermeture de différentes vannes, le gaz enfermé par blocage peut être libéré dans la colonne d'hydrolyse 10 par un circuit ouvert et un passage ouvert Une plus grande souplesse de fonctionnement peut aussi être obtenue en utilisant plus de deux passages ou deux buses. -9 REVENDICATIONS 1 Colonne d'hydrolyse destinée à un processus en continu de conversion de diuranate d'ammonium, comprenant une colonne tubulaire avec à l'extrémité supérieure une entrée ( 14) pouvant être reliée à une source d'eau et une sortie de décharge ( 24) à son extrémité inférieure, et un raccord transversal ( 20) disposé dans ladite colonne entre ladite entrée et ladite sortie, colonne caractérisée en ce qu'elle comporte une première buse à gaz ( 34) avec un carter ( 36) isolant de la chaleur fixé sur ledit raccord transversal ( 20), ledit carter ( 36) comprenant un premier passage incliné ( 42) dont l'extrémité supérieure ( 44) peut être branchée sur une source d'hexafluorure d'uranium gazeux et dont l'extrémité inférieure ( 50) fait saillie et communique avec l'intérieur de ladite colonne tubulaire ( 20) de manière que le gaz circulant vers le bas par ledit premier passage ( 42) soit déchargé directement et mélangé avec l'eau qui descend dans ladite colonne tubulaire ( 10), ledit carter ( 36) faisant saillie à l'intérieur de ladite colonne tubu- laire ( 10), dans une mesure telle que l'eau s'écoule généra- lement sur toute l'extrémité inférieur re ( 50) dudit premier passage ( 42). 2 Colonne d'hydrolyse selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier passage ( 42) est rectiligne et fait un angle d'environ 450 avec l'axe longitu- dinal de ladite colonne tubulaire ( 10). 3 Colonne d'hydrolyse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le carter ( 36) faisant saillie dans ladite colonne tubulaire ( 10) èest généralement parallèle à l'axe longitudinal de ladite colonne tubulaire, au moins dans la région entourant ladite extrémité inférieure ( 5-0. 4 Colonne d'hydrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie en saillie vers l'intérieur dudit carter ( 36) comporte une région supérieure ( 54) inclinée vers le bas dans la direction de l'axe de ladite colonne tubulaire ( 10), une 2533908 région médiane ( 56) généralement parallèle à l'axe de ladite colonne tubulaire ( 10) et contenant l'extrémité inférieure ( 50) et une région inférieure ( 58) inclinée vers le bas à l'opposé de l'axe de ladite colonne tubulaire ( 10). 5 Colonne d'hydrolyse selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite région supérieure et ladite région inférieure ont chacune une pente d'environ 45 par rapport à l'axe de ladite colonne tubulaire ( 10). 6 Colonne d'hydrolyse selon la revendica- tion 5, caractérisée en ce que ledit passage ( 42) et la partie ( 54,56, 58) dudit carter ( 36) faisant saillie à l'intérieur de ladite colonne tubulaire ( 10) portent une garniture ( 60) résistant à la corrosion. 7 Colonne d'hydrolyse selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite garniture ( 60) consiste en deux couches discrètes de matières différentes résistant à la corrosion. 8 Colonne d'hydrolyse slon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit carter est en fibre de verre. 9 Colonne d'hydrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte une seconde buse à gaz identique à ladite première buse à gaz, en en étant espacée et disposée de façon similaire. 10 Colonne d'hydrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ledit carter ( 36) de chaque buse à gaz ( 34) comporte un second passage ( 62) identique audit premier passage ( 42) en en étant espacé et disposé de façon similaire.