Brevet FR2560709A1 — publié le 19850906

L'invention concerne un conteneur servant au transport de substances radioactives et qui est réalisé sous la forme d'une enceinte fermée de tous côtés et est constitué par une plaque extérieure et une plaque inté- ri.eure, les plaques étant séparées l'un de l'autre dans i ' espace. Le conteneur conforme à l'invention peut être utilisé notamment dans le transport de déchetscil'indus- tr:ie atomique, d ' éléments de combustible épuisé et d'autres substances semblables, et ce dans le cadre des exigences élevées imposées en matière de sécurité. Dans le cas de l'utilisation de substanc.s radioactives dans des processus techlno!lociques et en vue de récupérer des émetteurs résidliels ou des déchets radio- actifs existants, il est nécessaire (utilJseî des conte- neurs pour en réaliser le transport. Ces conteneurs possè- dent de très nombreuses formes de réalisation, en fonction de l'état, de la composition en nuclides, de la quanti.té et des autres grandeurs caractérist et du rayonnement. En outre, dans le cadre de la classification nécessaire dans des catégories de sécurité accrue, re-: conteneurs sont soumis à des exigences élevées, qui. oiJ- vent être évaluées notamment par des essais, en vne de garantir la sécurité. La grande diversité des conditions a conduit a de multiples formes de construction, sans qu'il s;oit possible de les classer de façon nettes par groupes. Pré- quemment on utilise le type de cons-:.'ruction massif, auquel cas il est possible de dispose;r de,' couches supplé- -w mentaires formées de différents matériau, sur la face inté- rieure ou sur la face extérieure de la paroi massive du conteneur, par exemple en vue d'améliorei le trarnsfext hermique, la protection contre la corrosion, l.a pro.ec- tion contre le rayonnement et en vue d'obcenir d'autres effets. Par exemple, dans le brevet britannique 1 311 069 se trouve décrit un récipient de transport dont la paroi massive est constituée en un matériau de densi- té élevée servant à réaliser une protection contre les rayons gamma, et par une couche mince formée d'un matériau contenant de l'hydrogène et servant a réaliser une pro- tection contre les neutrons. La demande de brevet allemand publiée sous le n 3 012 256 décrit un récipient de transport compor- tant une paroi massive de blindage contre le rayonnement qui est enveloppée aussi bien intérieurement qu' extérieu- rement, par des couches formées de matériaux absorbant les neutrons ainsi que de matériaux résistant à la cor- rosion. Le brevet britannique n 1 220 027, le brevet US n 3 731 102 et la demande de brevet allemand publiée sous le n 2 817 193 indiquent respectivement des réci- pients de transport pour des matières radioactives et dans lesquels la couche massive de blindage contre le rayonne- ment est insérée, pour des raisons technologiques, devant une enveloppe intérieure et devant une enveloppe exté- rieure constituées en un autre matériau, auquel cas il n'existe aucune liaison entre les différentes couches. La demande de brevet allemand publiée sous le n"30 04758 a fait connaître un récipient de transport dont la paroi est constituée par plusieurs couches massi- ves formées de matériaux différents, et dans lequel les matériaux des couches sont de plus en plus nobles depuis l'extérieur vers l'intérieur, dans la chaîne des forces électromotrices. Dans le cas de ce récipient, il n'existe aucune liaison entre les différentes couches. La plupart du temps le type de construction massif est déjà fourni par le blindage nécessaire de pro- tection contre le rayonnement d'émetteurs intenses. Ces conteneurs possèdent alors la plupart du temps une bonne résistance au perçage, mais présentent de mauvaises quali- tés d' amortissement dans le cas d'un accident et sont en partie sensibles & l'action du feu. On est en présence d'autres conditions dans des conteneurs pour résidus radioactifs présents en un volume important et possédant un niveau de rayonnement moyen. Ces conteneurs pourraient être construits en étant plus légers pour des questions de blindage de protection, c'est-à-dire que les parois pourraient être dimensionnées 1O plus minces. Les faibles épaisseurs de paroi de tels conteneurs sont cependant endommagées par perçage, à un degré élevé, par une charge ponctuelledu type détmriné au moyen de l'essai de chute sur une broche, de sorte que la possibilité d'une réduction du blindage ne peut pas être utilise et qu'il faut employer un type de construc- tion massif. La fabrication de récipients de transport de type massif implique une utilisation conséquente de matériaux de prix et requiert des procédés et des équipe- ments de fabrication onéreux. L'invention a pour but de créer un conteneur servant au transport de substances radioactives et qui outre le fait d'avoir un type de construction permettant une économie de matériau et simple du point de vue de la technique de fabrication, satisfasse à des normes élevées de sécurité. L'enseignement à la base de l'invention réside dans le fait que dans le cas de l'utilisation de la matiè- re synthétique, on peut obtenir un type de construction dans lequel les matériaux sont réunis et par conséquent les paramètres de sécurité peuvent être nettement amélio- rés dans toutes les formes de réalisation. C'est pourquoi l'objectif est de réaliser un conteneur qui associe une résistance élevée au perçage, un bon comportement d'absorption d'énergie, une bonne ré- sistance à l'action du feu et une protection suffisante vis-à-vis du rayonnement. Ce problème est résolu conformément à l'inven- tion à l'aide d'un conteneur prévu pour le transport de substances radioactives, et qui se compose d'une enceinte qui est fermée de tous côtés et qui est forméepar une tôle intérieure et par une tôle extérieure distante de la pré- cédente, caractérisé en ce qu'il est prévu entre la tôle intérieure et la tôle extérieure une couche intercalaire réalisée sous la forme d'un mélange d'une résine synthéti- que et d'une masse de remplissage granuleuse dure et cou- lée à l'état plastique. La résine synthétique utilisée est par exemple une résine synthétique à base de phénol- formaldéhyde, de chlorure de vinyle ou d'une résine époxy et son pourcentage est choisi avantageusement entre 10 et 30 % en volume, la partie restante étant constituée par la matière de remplissage qui est formée par exemple par du sable silicieux possédant une granulation comprise entre 0,1 et 0,4 mm et dans laquelle la fraction d'une taille de 0,3 mm est la plus fréquente. La composition de la couche intercalaire et le type et la quantité aussi bien de la résine synthétique que de la substance de rem- plissage sont sélectionnées en fonction des buts d'uti- lisation du conteneur. La substance est introduite à l'é- tat plastique par l'intermédiaire d'ouvertures réalisées de façon appropriée, dans l'espace compris entre la tôle extérieure et la tôle intérieure et y est durcie. Après durcissement, il faut fermer les ouvertures. Il est approprié de déposer, sur les surfaces jouxtant la couche intercalaire, aussi bien de la tôle extérieure que de la tôle intérieure, une pellicule de résine synthétique dont la substance de base est identi- que ou compatible à la résine synthétique utilisée dans la couche intercalaire. Ceci garantit une meilleure adhé- rence entre la couche intercalaire et les tôles et, dans le cas de tôles minces, on obtient comme avantage le fait que leur perméabilité est réduite par rapport à d'autres substances. Il peut être également avantageux de prévoir des éléments servant à fixer la distance entre les tôles. Ceci est souhaitable notamment dans le cas de tôles dispo- sées horizontalement, auquel cas on coule tout d'abord le mélange de la couche intercalaire sur la tôle inférieu- re, que l'on recouvre ensuite avec la tôle supérieure. Il est également avantageux d'utiliser des éléments verticaux en forme de plaques pour les parties verticales de l'enceinte, ce qui permet d'avoir des élé- ments de volume plus faible et facilite l'insertion de la masse plastique de la couche intercalaire ainsi que sa répartition. Les avantages essentiels de l'invention doi- vent être vus dans le fait que par suite de la combinaison de différentes résines synthétiques et de différentes subs- tances de remplissage. dur, comme par exemple du quartz, du carbure de bore ou des billes métalliques, on dispose d'une possibilité étendue de variation, permettant de prendre en compte et d'amener a concorder des exigences très différentes du point de vue de la physique du rayon- nement, de la mécanique et de la technologie de fabrica- tion. Les avantages de la construction résident en outre dans le fait que grâce a la couche fcrmee d'une résine synthétique et collée ou pouvant être collée intérieure- ment contre les tôles, on obtient une enveloppe de résis- tance élevée qui possède des propriétés nettement meilleu- res qu'une couche d'acier équivalente de même masse. En outre il est avantageux que le conteneur conforme à l'in - vention soit plus apte à résister à la déformation que des corps massifs dans le cas de charges extrêmement éle- vées, comme cela est déterminé par l'essaide chute libre sur une hauteur de 9 m, et garantit par conséquent mieux l'étanchéification et l'absence d'endommagement de la char- ge, sans qu'il soit nécessaire de prévoir en supplément des absorbeurs de chocs onéreux. La dépense de fabrication des conteneurs peut être fortement réduite par rapport à d'autres types de construction. Globalement on obtient une association favorable d'avantages économiques et d'a- vantages du point de vue de la technique de sécurité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après d'une forme de réalisation de l'invention prise en référence au dessin annexé, qui représente la vue en coupe transversal du conteneur conforme à l'invention, sur lequel une partie de la structure de la paroi est re- présentée en vue agrandie. Le conteneur conforme à l'invention représen- té sur la figure est constitué par une enceinte fermée de tous côtés et qui est formée par une enveloppe 1, un couvercle 2 et un fond 11, le couvercle 2 et le fond 11 étant réunis par des vis à l'enveloppe 1. Les éléments mentionnés de l'enceinte sont constitués par une tôle in- térieure 5 et par une tôle extérieure 6 qui déterminent un espace interne libre étant donné qu'elles sont dispo- sées à une certaine distance réciproque. L'enveloppe 1 comporte une bride inférieure 3 et une bride supérieure 4. On remplit l'espace libre entre la tôle intérieure 5 et la tôle extérieure 6 au moyen d'une couche intercalaire 7 qui est constituée par un mélange d'une résine synthéti- que et d'une substance de remplissage et qui est coulé à l'état plastique. La composition du mélange varie en fonction du but d'utilisation du conteneur conforme à l'in- vention. Le couvercle 2 est constitué par deux plaques de tôle 8 et par un anneau formé de la couche intercalaire 7, qui est inséré entre les deux plaques de tôle 8. L'une des plaques de tôle 8 constitue, en tant que plaque infé- rieure, la plaque intérieure 5 et lautre plaque servant de plaque supérieure constitue la tôle extérieure 6. Le fond 11 est réalisé de façon semblable. La couche intercalaire 7 est collée a demeure directement ou bien par l'intermédiaire d'une pellicule de résine synthétique aux tôles intérieures et exté- rieures 5, 6. La pellicule de résine synthétique est avan- tageusement formée par la même résine synthétique que cel- le qui est utilisée pour le mélange de résine synthétique et de substance de remplissage et est déposée de façon connue par exemple par peinturage ou par dépôt par pulvé- risation. Le choix de l'épaisseur de la couche et des composants de la substance constituant le mélange de rêsi- ne synthétique et de substance de remplissage pour la cou- che intercalaire 7 est déterminé par des calculs à partir des données indiquées concernant les substances ainsi qu'à partir des paramètres nécessaires de l'enceinte du conte- neur et est contrôlé de façon pratique au moyen d'essais sur des modèles. La substance servant à former la couche intercalaire 7 du conteneur est formée de façon connue selon des formulations déterminées, est mélangée et est insérée à l'état plastique dans les espaces libres prédé- terminés de l'enveloppe 1, du couvercle 2 et du fond. Dans le cas de l'enveloppe.1, l'insertion peut être également facilitée par l'utilisation de plaques verticales. Dans le cas du couvercle 2 et du fond 11, on moule la matière plastique de la couche intercalaire 7 sur la tôle infé- rieure et ensuite on peut déposer la tôle supérieure. Afin d'éviter une éjection du mélange plastique, on peut utili- ser des plaques formant entretoises. Les plaques vertica-- les ainsi que les plaques formant entretoises jouent un rôle secondaire en ce qui concerne la garantie de l'obten- tion de la solidité mécanique du conteneur, et il n'est absolument pas nécessaire qu'elles soient aptes a supporter des contraintes supérieures au poids de la tôle. La couche intercalaire 7 est collée directe- ment ou par l'intermédiaire de la pellicule de résine syn- thétique 10 sur les parois intérieures et durcit à une vitesse dépendant de la température et de la composition. En cas de besoin, on peut accélérer le durcissement au moyen d'un traitement thermique et/ou d'un accroissement de la température. Pour l'insertion de la substance de la couche intercalaire 7, on peut prévoir des orifices de remplissage qui sont obturés, après durcissement, avec un anneau supplémentaire ou à l'aide d'un élément de recou- vrement. Le choix de la résine synthétique et de la substance de remplissage granuleuse dure dépend toujours du problème à résoudre. Dans le cas de l'utilisation d'une couche intercalaire 7 conforme à une formulation détermi- née et possédant une épaisseur déterminée ainsi que grâce à la présence de tôles intérieures et extérieures 5, 6 possédant l'épaisseur nécessaire, on peut satisfaire simul- tanément à plusieurs exigences qui sont imposées au conte- neur. Il s'avère particulièrement avantageux que l'on puis- se traiter des tôles d'acier relativement minces et l'on peut obtenir les résistances supplémentaires, qui sont nécessaires pour empêcher des détériorations par perçage de la paroi intérieure, au moyen de la couche intercalai- re 7 constituée par un mélange d'une résine synthétique et d'une matière de remplissage et qui est particulière- ment avantageux étant donné que non seulement on le met en place en réalisant un remplissage, mais également qu'il colle en outre aux surfaces intérieures des parois l'en- tourant. De même des détériorations partielles de l'enve- loppe d'acier extérieure ne posent aucun problème parti- culier étant donné que par suite du collage et du durcis- sement du mélange, il ne peut se produire aucune perte de la couche intercalaire 7 aux emplacements des dété- riorations. Grace au choix de différentes résines synthé- tiques et de- différentes substances de remplissage, du type gravier, il est possible d'absorber de préférence, sciemment, des types particuliers de rayonnement, par exemple des neutrons, et d'obtenir une isolation contre l'action du feu. Il faut également faire ressortir le meilleur comportement d'absorption de l'énergie, par exemple dans le cas de l'essai de chute sur une hauteur de 9 m, ce qui conduit a une réduction des forces de choc et par consé- quent un ménagement plus important de la charge du con- teneur. On peut agir de façon positive sur le cycle de fabrication lorsque l'on peut réaliser le remplissage du mélange plastique également dans des formes complexes. Il est également avantageux de réduire la dépense en ma- tériau pour l'acier. Ceci implique une réduction de la masse, ce qui influe également sur le coût du transport. REVENDICATIONS 1. Conteneur servant au transport de substan- ces radioactives et qui se compose d'une enceinte qui est fermée de tous côtés et qui est formé par une tôle inté- rieure (5) et par une tôle extérieure (6) distante de la précédente, caractérisé en ce qu'il est prévu entre la tôle intérieure (5) et la tôle extérieure (6) une couche intercalaire (7) réalisée sous la forme d'un mélange d'une résine synthétique et d'une masse de remplissage granu- leuse dure et coulée à l'état plastique. 2. Conteneur selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'une pellicule de résine synthétique (10) est déposée sur les surfaces de la tôle intérieure (5) et de la tôle extérieure (6), qui délimitent la couche intercalaire (7). 3. Conteneur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la pellicule de résine synthétique (10) est constituée par une résine synthétique identique ou compatible à la résine synthétique utilisée dans la cou- che intercalaire (7). 4. Conteneur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu des plaques formant entretoises entre la tôle intérieure (5) et la tôle extérieure (6). 5. Conteneur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enceinte comporte des plaques dans ses parties verticales situées entre la tôle intérieure (5) et la tôle extérieure (6). 6. Conteneur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche inter- calaire (7) contient 10 à 30 % de résine synthétique.