Brevet FR2541812A1 — publié le 19840831

a présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la décontamination d'éléments tubulaires creux radioactifs, en particulier de tubes-guides d7une centrale nucléaire, qui sont normalement destines a guider les déplacements des barres de contrôle au sein du réacteur de ladite centrale. On sait, par des mesures de débit de dose effectuées sur un tube-guide, que la radioactivité que présente celui-ci après une période d'utilisation prolongée est considérable, et de surcroît très variable de son extrémité supérieure à son extrémité inférieure, là où elle est la plus fortes Afin de réaliser sur des tubes-guides des opérations de maintenance impliquant une intervention humaine, il est impératif de décontaminer ceux-ci. A cet égard, on connaît déjà la technique dite de polissage électrolytique, ou électropolissage, qui consiste d'une part à décaper la surface de l'élément à décontaminer, et d'autre part à réaliser sur celle-ci un prépolissage destiné à ralentir la contamination ultérieure. L'électropolissage est réalisé en immergeant l'élément à décontaminer dans un bain d'acide concentré, notamment d'acide phosphorique, puis en raclant et/ou en rinçant le dit élément pour ensuite le sécher avec de l'air. Cependant cette technique connue, dans sa mise en oeuvre conventionnelle, ne permet pas de décontaminer les parois intérieure et extérieure d'un corps tubulaire creux, tel qu'un tube-guide. En outre il est impossible de réaliser cet électropolissage "in situ", et le traitement doit être effectué en faisant appel au transport du tube-guide, entouré par d'importants moyens de protection, de façon télécommandée. L'invention a pour objet de proposer un procédé de décontamination de tubes-guides adapté à ces diverses contraintes. A cet effet la pressante invention concerne un procédé pour la décontamination des tubes-guides d'une centrale nucléaire, caractérisé par le fait qu'il comprend les etapes consistant à s (a) relier électriquement ledit tube-guide à la borne positive d'un générateur électrique (b) disposer à l'intérieur dudit tube-guide, électriquement isolés de celui-ci, des moyens formant électrode interne relies à la borne né- gative dudit générateur ; (c) immerger le tube-guide et l'électrode interne dans un bain@ d'acide concentré contenu dans une cuve formant électrode egalement relise à la borne négative dudit générateur ;; (d) effectuer un rinçage statique du tabe-guide par immersion dans de l'eau déminéralisée ; (e) effectuer un rinçage du tube-guide par jet d'eau sous haute pression ; et (f) secher le-tube-guide à l'air chaude La pressente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend: des moyens de transfert séquentiel du tube-guide entre deux cuves parmi une pluralité de cuves; une première cuve contenant de l'eau formant écran de protection; des moyens associés à ladite première cuve pour d'une part mettre en place sur le tube-guide des moyens de connexion électrique à la borne positive d'un générateur électrique, et d'autre part positionner à l'intérieur du tube-guide des moyens fermant electrode interne relies à la borne négative dudit générateur; une seconde cuve contenant de l'acide concentré et reliée électriquement à la borne négative dudit générateur; une troisième cuve contenant de l'eau; des moyens associés à ladite troisième cuve pour retirer lesdits moyens de connexion électrique et lesdits moyens formant électrode interne; une quatrième cuve comportant des moyens pour diriger au moins un jet d'eau sous haute pression vers ledit tube-guide, et une cinquième cuve comportant des moyens pour diriger au moins un jet d'air chaud vers ledit tube-guide. De façon préférée, le dispositif comporte en outre des moyens de mesure des débits de dose du tube-guide à la cortie de ladite cinquième cuve. Il est avantageux que les moyens peur diriger su moins un jet d'eau et/ou au moins un jet d'air chaud comprennent au moins une rampe s'étendant sensiblement parallèlement au tube-guide et comportant une pluralité de buses d'éjection. Enfin lesdites première et troisième cuves peuvent consister en une m & e cuve, lesdits moyens pour mettre en place et pour retirer les moyens de connexion électrique et les moyens formant électrode interne pouvant alors consister en un même système. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation préférés du dispositif selon l'invention, donnée à titre d'exemple et faite on référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue latérale schématique partiellement en coupe d'une première partie du dispositif selon linvention, - la figure 2 est une vue latérale echematique partiellement en coupe d'une seconde partie du dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue latérale schématique partiellement en coupe d'une troisième partie du dispositif selon l'invention, et - la figure 4 est une vue latérale schématique partiellement en coupe d'une quatrième partie du dispositif selon l'invention. Un tube-guide comprend, de façon connue, un corps tubulaire creux a section transversale sensiblement carrée comportant, à proximité de son extrémité supérieure, une bride tenant lieu, en fonctionnement, de moyens de fixation du tube à une plaque de support d'une pluralité de tubes. La figure 1 illustre une première étape du procédé selon l'invention, dans laquelle un tube 10 est tout d'abord immergé verticalement, après son transport dans une enceinte de protection, notamment en plomb, dans laquelle il peut coulisser grâce à des moyens formant support schématiquement représentés en 16, dans une enceinte ou cuve 12, remplie d'eau déminéralisée 149 formant ecran de protection.Sur le tube sont alors fixés, à intervalles réguliers le long de celui-ci, une série de conducteurs 18 en forme de filaments entourant celui-ci, et en contact électrique avec lui. Les conducteurs 18 sont tous électriquement reliés a un fil gainé 20 lui-même relié à la borne positive d'un générateur de courant continu (non représenté).Le tube-guide 10 reçoit également une électrode interne, en partie visible sur la figure 1, et comportant une tige pleine 22 en un matériau conducteur, entourée å espaces regu- liers d'éléments isolants 24 sous forme de rondelles, par exemple en bakélite, en caoutchouc ou en Kelvar (marque déposée), dont le diamètre est légèrement inférieur aux dimensions intérieures du tube-guide. L'électrode interne 22 est reliée à la borne négative dudit générateur et permet avantageusement, par sa présence à l'intérieur du tube-guide, une décontamination efficace de la paroi intérieure de celui-ci, comme on le verra par le suite, par électropolissage. Après la mise en place de l'électrode interne, on peut verifier que sa position est correcte en mesurant la conductivité entre ladite électrode et la périphérie radiale extérieure du tube-guide, Sur la figure 1 est également représenté, situé dans le fond de la cuve 12, un élément de centrage 26 destiné è positionner avec préci- ion le tube guide dans la cuve, précision nécessaire pour la mise en place des conducteurs externes 18 et de l'électrode interne 22,ces opérations étant impérativement exécutées à distance, éventuellement de façon automatique, à cause de la forte radioactivité du tube-guide avant son traitemente La figure 2 illustre une seconde étape du procédé selon l'in vention, et montre une seconde cuve 28 contenant un électrolyte 30, par exemple de l'acide phosphorique très concentré, et recevant le tubeguide 10 en position verticale, pourvu des contacts externes 18 et de l'électrode interne 22. Il est à noter qu'une phase intermédiaire du procédé, consistant à transporter le tube-guide de la cuve 12 à la cuve 28, est effectuée en entourant ledit tube-guide d'une hotte de plomb 32, apparaissant à la partie supérieure de la figure 2.La cuve 28 est reliée, tout comme l'électrode interne 22, à la borne négative dudit générateur, et les conducteurs externes 18, et par conséquent le tube-guide, via le fil gainé 20 à sa borne positive. Ainsi prend place l'électropolissage qui @@@@@@@@@@@@ décape par électrolyse les surfaces tant extérieure qu'intérieure du tube guide, grâce à la présence de deux électrodes négatives, ou cathodes, et de ce fait réalise un prépolissage desdites surfaces, ce qui diminue la contamination ultérieure. On peut prévoir, de façon associée à cette seconde étape du procédé, des moyens de mecure des débits de dose radieactive du tube-guide (non représentés), par exemple en des endroits régulièrement espacés le long de celui-ci, afin de vérifier l'efficacité de l'électropolissage, et d'interrompre celui-ci lorsqu'une décontamination satisfaisante est atteinte. La troisième étape du processus (non illustrée), consiste à effectuer un rinçage statique du tube-guide décontaminé, en le transférant dans une cuve de rinçage contenant de l'eau déminéralisée. Notons que, l'électropolissage étant achevé, les moyens conducteurs 18 et l'électrode interne 22 sont alors retirés du tube-guide. A cet égard il est avantageux que le rinçage et la suppression des électrodes soient effectues dans la cuve 12 représentée sur la figure 1, les moyens télécommandés de mise en plage des électrodes pouvant alors être utilisés pour retirer celles-ci. Sur la figure 3 est représentée la quatrième étape du processus, qui consiste en un rinçage du tube guide avec de l'eau, éventuellement @ chaude, sous pression. A cet effet le tube-guide 10 est amené à l'intérieur d'une cuve 34 présentant, dans le présent exemple, une série de rampes 36 s'étendant verticalement le long des parois intérieures de la cuve 34. Les rampes sont alimentées en 35 en eau sous pression, et sont munies d'une série d'orfices tubulaires ou buses 38 dirigeant les jets d'eau sous haute pression vers le tube-guide. Un couvercle 40 de la cuve 34 présente des moyens d'ouverture. commandés en fonction de la pression de l'eau, afin dc permettre son évacuation. La figure 4 illustre l'étape suivante du prosede' dans laquelle, après le transfert du tube guide 10 de la cuve 34 (figure 3) à une cuve 42, celui-ci est soumis à un séchage par sir chaud. A cet effet la cuve 42 comporte, de la mgme manière que la cuve 34, une série de rampes verticales 44 alimente'es en air chaud en 46, et comportant chacune une série de buses de sortie 48 dirigeant chacune un jet d'air chaud vers le tube-guide, afin de sécher celui-ci. De plus, des mesures de débits de dose peuvent être effectuées en plusieurs emplacements régulièrement espacés ou non le long du tubeguide, afin de vérifier que le processus a été mis en oeuvre de façon satisfaisante, et que la décontamination a été réalisée de la façon sou- haitée. Enfin les tubes-guides, après traitement, sont stockés dans des enceintes ou hottes de plomb, par exemple les hottes 32 utilisées lors de chaque transfert d'un tube-guide d'une cuve vers la suivante Des exemples de valeurs numériques concernant le traitement sont donnés ci-dessous. Le tube guide a une longueur de 4 m, et une section carres de 200 mm x 200 mm. Son poids est de l'ordre de 300 Kg. L'électrolyse, illustrée par la figure 2, peut être mise en oeuvre dans les conditions sui- vantes: la cuve 28 est en acier inoxydable, et se paroi intérieure est revêtue de plomb. Son diamètre est de l'ordre de 4 m. La température du bain est comprise antre 80 et 85 C, et celui-ci est agité par des moyens à rampe d'air comprimé (non représentés). On peut en outre prévoir (non représentés) des moyens de régulation de la température du bain d'acide, comprenant par exemple un thermostat associé à des moyens de refroidissement etiou de ventilation. Le générateur fournit une tension continue de 20 V sous 10.000 A.La densité de courant sur le tube-guide s'est révélée être de l'ordre de 15 A/dm2. La cuve de rinçage statique 12 peut autre identique à la cuve 28. Egalement à titre d'exemple, le rinçage par eau sous pression peut être effectué à température ambiante par de l'eau déminéralisée sous une pression de 800 Bars en sortie des buses. Les mesures des d8bits de dose peuvent 8tre effectuées par exemple tous les 20 cm, au contact du tube-guide puis à une distance radiale de 1 m de celui-ci. Notons que l'on peut effectuer plusieurs cycles de traitement et de rinçage statique. Dans ce cas, dans la mesure où l'électrolyse interne doit souvent être moins poussée que l'électrolyse externe, afin de limiter la dissolution de sa couche interne, il est possible, entre l'éxécution de deux cycles, de retirer l'électrode interne 22. Le tableau synoptique ci-dessous illustre le traitement et le recyclage des effluents produits lore de la miss en en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus. S W RINCAGE $i-esi =a7 -rzi .S S -. , . ~ ~ ~ p g > filtration acide J me'canique (separatlon a n w r o Acide on concen 9 1 qss SS VE4J X . o i 8 P: R - v0RATEUR in cationiques . * X ou electrolyse inverse . " Ci o ~~ X 0, e concentre' Acide 8 hid ion des phosphate s X S E , .t) Sa X ~ass > iS ,4 n g O l S CS I aX I I B I o i i v I I l I 0 44 1 1 in qX I I ax g {t S l o 's l 1 > Q 1 I -n r Z t o Z ≈ > o Z S D p &verbar; i4 &verbar; h ss i L U Bien entendu la présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite, et comprend toutes les modifications que pourra y apporter l'Homme de l'Art dans le cadre de ses connaissances normales. En particulier, tous les aménagements concernant la mise en oeuvre et l a r é g u l a t i o n du traitement par électrolyse (mesure du pH, régulation de l'intensité et de la tension, mesure de la concentration, etc.) pourront Stre envisagés sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour la décontamination des tubes-guides d'une centrale nucléaire, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à X (a) relier électriquement ledit tube-guide (10) à la borne positive å'un générateur électrique (b) disposer à l'intérieur dudit tube-guide, électriquement isolés de celui-ci, dea moyens formant électrode interne (22) relies à la borne néga- tive dudit générateur (c) immerger le tube-guide (10) et l'électrode interne (22) dans un bain (30) d'acide concentré contenu dans une cuve (28) formant electrode également relies à la borne négative dudit générateur (d) effectuer un rinçage statique du tube guide par immersion dans de l'eau ;; (e) effectuer un rinçage du tube-guide par jet d'eau sous haute pression ; et (f) sécher le tube-guide à l'air chaud. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend:des moyens de transfert séquentiel du tube-guide (10) entre deux cuves parmi une pluralité de cuves (12, 28, 34, 42); une première cuve (12) contenant de l'eau (14) formant é@an de protection; des moyens associes à ladite première cuve pour d'une part mettre en place sur le tube-guide des moyens de connexion électrique (18) à la borne positive dun générateur électrique, et d'autre part positionner à l'intérieur du tube-guide des moyens formant électrode (22) reliés à la borne négative dudit générateur; une seconde cuve (28) contenant de l'acide concentré (30) et reliée électriquement à la borne négative dudit générateur; une troisième cuve (12) contenant de l'eau (14); des moyens associes à ladite troisième cuve pour retirer lesdits moyens de connexion électrique et lesdits moyens formant électrode interne; une quatrième cuve (34) comportant des moyens (38) pour diriger au moins un jet d'eau sous haute pression vers ledit tube-guide, et une cinquième cuve (42) comportant des moyens(4S) pour diriger au moins un jet d'air chaud vers ledit tube-guide. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérise par le fait qu'il comporte en outre des moyens de mesure des débits de dose du tube-guide à la sortie de ladite cinquième cuve (42). quelconque 40 Dispositif selon leuneldes revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les moyens pour diriger au moins un jet d'eau et/ou au moins un jet d'air chaud comprennent au moins une rampe (36; 44) s'étendant sensiblement parallèlement au tube-guide et comportant respectivement une pluralité de buses d'éjection (38 , 48). quel conque Se Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, carac- térisé par le fait que lesdites première et troisième cuves consistent en une mEme cuve (12), lesdits moyens pour mettre en place et pour retirer les moyens de connexion électrique et les moyens formant électrode interne étant uniques. que conque 6 Dispositif selon l'une/des revendications 2 à 5, caraco térisé par le fait que les moyens formant électrode interne comprennent une tige pleine formant électrode (22) entourée d'éléments isolants (24) à intervalles réguliers, agencés pour empêcher tout contact électrique entre ladite électrode et la paroi intérieure du tube-guide.