Brevet FR2545258A1 — publié le 19841102

Les problèmes en rapport avec des déchets plus ou moins fortement radioactifs en provenance parti- culièrement des réacteurs nucléaires se posent de plus en plus sans que l'on ait trouvé jusqu'à maintenant des solutions satisfaisantes. Un des problèmes réside dans le choix de la technique d'emballage ou d'enrobage des déchets radio- actifs. Par "déchets radioactifs" on comprend outre les matières contenant des produits radioactifs et se présentant, par exemple 1 sousforme de billes de résines échangeuses d'ions chargées de produits chimiques rares, radioactives et mélangées à de l'eau (environ 50 %) prati- quement en saturation, également des boues radioactives contenant,par exemple, des fluorates ou fluorures d'uranium. Deux solutions principales consistent actuellement à enrober les déchets radioactifs, misde préférence-d'abord sous forme de petites billes ou perles respectivement, avec du verre ou du ciment synthétique. 2 2545258 Cette dernière solution prévoit la fabrica- tion de réservoirs en béton ou en métal à remplir avec les déchets radioactifs sous forme de perles et de ci- ment synthétique "Synroc" Le "Synroc" a été développé en Australie par le Professeur T Ringwood à l'Universi- té Nationale d'Australie. Des essais ont cependant révélés des problèmes avec la stabilité du "Synroc" Ce matériau a tendance à être détruit partiellement par des acides formés en tant 1 o que produit de réaction de la radiation des déchets radioactifs et de l'eau se trouvant dans le "Synroc". De meilleurs résultats ont été obtenus en essayant d'immobiliser les billes ou perles de ma- tière radioactive dans des blocs en verre Puisque le verre ne prisente pas de cristaux individuels, comme 7 par exemplesdes métaux ordinaires, la matière radioactive ne peut pas fuir à travers le bloc de verre enrobant les déchets radioactifs. La procédure d'enrobage est la suivante: On ajoute aux déchets radioactifs, de préférence sous forme de billes ou de perles, de l'acide borique, du sable et de l'hydroxide de lithium Cette masse est ensuite chauffée à plus de 1000 C avant de la laisser se refroidir sous forme de corps cylindriques Ces corps sont finalement enfermés dans des récipients en métal. Cependant, cette méthode n'est pas avec certitude sans danger au moment ou de l'eau pourrait pénétrer d'une manière ou d'une autre dans la masse vitrifiée. Le problème qui se pose en rapport avec l'invention est -le blocage, à l'intérieur d'un béton, des billes de résines échangeuses d'ions chargées de produits chimiques rares, radioactives et mélangées à lo de l'eau ( 50 % environ) pratiquement en saturation. Il faut une étanchéité absolue du container qui doit retenir ces microbilles, car elles sont très avides d'eau et lorsqu'elles absorbent de l'eau, leur volume augmente en développant des contraintes si im- portantes, qu'elles désorganisent le béton des containers et les font éclater, donc risques de fuites des produits radioactifs, comme expliqué plus haut. Il y a actuellement plusieurs procédés d'en- robage qui font entrer en ligne de compte soit des poly mûnres (procédé allemand MOWA), soit du polystyrène (pro- cédé SETRAG) Aucun de ces procédés ne donne complète satisfaction, soit par manque de stabilité dimensionnelle, soit par lixiviation des ions de césium en particulier. La présente invention vise un nouveau type d'enrobage de déchets radioactifs. Le procédé d'enrobage selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on réalise un mélange comprenant les déchets radioactifs en saturation dans leur eau de stockage, une résine et un monomère-pour former une émulsion avec les déchets radioactifs, leur eau, la résine et le monomère et qu'un liant hydraulique est ajouté à cette émulsion pour réaliser un béton. La résine utilisée est de préférence un polyester non saturé. Des émulsions particulièrement utiles sont, par exemples décrites dans les brevets américains no 4,115,336, 4,204,988 et australiens no 513,486 et 515,778. Le procédé d'enrobage selon l'invention consiste donc en fait à réaliser une émulsion, par exemple une émulsion suivant les brevets américains 4, 115,336, 4,204,988 et australiens 513,486 et 515,778,en-se-servant de l'eau de stockage des billes, puis avec cette émulsion, toujours suivant le procédé, à réaliser un béton. Seule l'eau libre du stockage est utilisée pour l'émulsion, les micro-billes restant saturées. Lorsque le ciment est ajouté au mélange, l'émulsion se détruit Le polymère enrobe les micro-billes et leur eau interne, tandis que l'eau est absorbée par le ciment. Les billes enrobées ne peuvent plus perdre d'eau et, puisqu'en état saturé, ne plus en reprendre non plus. L'invention est décrite ci-après à l'aide d'un exemple précis: 500 kg d'une résine réaliséepar exemple, suivant les brevets américains no 4,115, 336, 4,204,988 et australiens no 513,486 et 515,778 sont déposés dans un container. Alors qu'une turbine entre en action, 600 kg de déchets radioactifs ainsi que leur eau de stockage sont ajoutés progressivement afin de créer une émulsion. De façon à stabiliser cette émulsion, on ajoute 5 kg d'une silice colloidale ("Aérosil" de DEGUSSA) ainsi que 10 kg d'oxyde de titane et 3 kg d'oxyde d'anti- moine. Le poids total de ce mélange est de 1 618 kg mais en fait, l'émulsion vraie n'est que de 650 kg puis- que dans les 600 kg du mélange micro-billes, il n'y a en fait que 150 kg d'eau libre utilisable pour créer l'émul- sion (Décomposition des 600 kg: 300 kg billes solides, kg d'eau interne, 150 kg d'eau libre) Pour réaliser un béton correct, il ne faut donc ajouter le liant hydraulique qu'en fonction de 650 kg d'émulsion. Dans cet exemple, en tenant compte d'un rap- port émulsion/ciment de 4/5, on -a ajouté 812:kg:: de liant hydraulique constitué par 567 kg de ciment PORTLAND et 245 kg de pouzzolane ainsi que 26 kg de catalyseur ( 4 % poids émulsion) Le mélange ciment/pouzzo- lane a été effectué dans le but de bloquer certains ions de césium, suite à la propriété particulière de blocage de ces ions par la pouzzolane. Des agrégats peuvent être ajoutés au béton ainsi réalisé, comme 1 par exempledu sulfate de baryte ou de la colémanite, qui par suite de leur haut poids molé- culaire peuvent également être utilisés pour le blocage de certaines radiations. Les relations entre l'indice acide et l'in- dice OH des résines ainsi que le nombre particulier d'indice OH sont comme suit: indice OH compris entre 45 et 100, indice acide/indice OH de 0,20 -à 0,50. R e v e N d i c a t i on s 1 Procédé d'enrobage de déchets radioactifs, caractérisé par le fait que l'on réalise un mélange com- prenant les déchets radioactifs en saturation dans leur eau de stockage, une résine et un monomère, pour former une émulsion avec les déchets radioactifs, leur eau, la résine et le monomère et qu'un liant hydraulique est ajouté à cette émulsion pour réaliser un béton. 2 Procédé sel-on la revendication 1, carac- térisé en ce que la résine est une résine polyester, de préférence un polyester non saturé. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le monomère est non saturé. 4 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le liant hydraulique comprend des produits réagissant hydrauliquement avec l'eau ou un mélange de tels produits tels que la chaux, le ciment, la pouzzolane etc. S Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'on ajoute un agent stabilisant à l'émulsion.