Brevet FR2555092A1 — publié le 19850524

La présente invention a pour objet un pro- cédé pour confiner et limiter la pollution d'une en- ceinte de pressage isostatique lorsqu'on traite à l'intérieur de celle-ci des produits dangereux ou ra- dioactifs et qu'on essaye de déterminer, à la fin d'une opération de pressage, s'il y a eu ou non con- tamination. Le pressage isostatique est largement uti- lisé à l'heure actuelle pour toutes les applications o un produit doit être soumis à une pression identi- que dans toutes les directions. Ce procédé peut être utilisé en particulier pour fabriquer des pièces mé- caniques par densification d'une poudre, pour la den- sification de composites carbone-carbone, la densifi- cation de pièces en carbure de tungstène, la suppres- sion de défauts dans certaines pièces ou pour le com- pactage de déchets radioactifs avant leur transport vers un lieu de stockage. Le principe du pressage isostatique con- siste à déposer les matières à traiter à l'intérieur d'une enceinte o l'on admet un fluide sous forte pression, celle-ci pouvant aller, dans certains cas, jusqu'à 6000 bars. Dans les cas o l'opération est effectuée à chaud, on installe un four à l'intérieur de l'enceinte et l'on monte en même temps la tempéra- ture et la pression. Le fluide utilisé peut être un liquide comme de l'huile ou un gaz neutre tel que l'hélium ou l'argon ou, éventuellement, l'azote. L'installation comporte généralement un compresseur pour porter le gaz ou le liquide à la pression conve- nable. L'enceinte de pressage isostatique a générale- ment la forme d'un cylindre fermé à l'une de ses ex- trémités par un bouchon à manutention rapide, les différentes énergies d'alimentation de l'enceinte arrivant par un bouchon situé à l'autre extrémité. Comme la pression régnant dans l'enceinte est très élevée, il faut protéger celle-ci contre les forces radiales qui s'exercent: pour cela on peut renforcer la paroi de l'enceinte par un fil bobiné et placer celleci à l'intérieur d'une mmaillen ayant la forme d'un double fer à cheval à l'intérieur duquel on pla- ce l'enceinte, la forme et les dimensions de la mail- le étant telles que soit emp&chée une expulsion acci- dentelle des bouchons. Lorsque l'opération de pressa- ge est terminée, en même temps qu'on laisse la tempé- rature revenir à l'ambiante, on décharge le fiuide contenu dans l'enceinte à travers un circuit de dé- compression afin de ramener la pression à l'intérieur de l'enceinte à une valeur égale à la pression atmos- phérique avant d'extraire les produits traités. Un problème particulier se pose lorsque l'enceinte de pressage isostatique est utilisée pour le compactage de déchets nucléaires ou, d'une manière générale, de produits toxiques ou dangereux. Ceux-ci sont placés à l'intérieur d'une gaine en matériau souple elle-même enfermée dans un conteneur placé à l'intérieur de l'enceinte. Cependant, au cours de l'opération, il peut se produire des fuites ou une rupture du conteneur et le gaz devenu radioactif ris- que de contaminer les différentes parties de l'en- ceinte, en particulier le four et les parois inté- rieures de cette dernière. De plus, la décharge du gaz à travers le circuit de décompression peut en- trainer la contamination de celui-ci et la pollution de l'atmosphère. A l'heure actuelle, pour éviter ces incon- vénients, les utilisateurs de presses qui mettent en oeuvre des matériaux polluants, toxiques ou radioac- tifs, emploient un dispositif de confinement consti- tué par une boite à gants de très grandes dimensions à l'intérieur de laquelle se trouvent l'enceinte, le ou les compresseurs qui l'alimente(nt) ainsi que les appareils qui maintiennent le bouchon de l'enceinte pendant l'opération de pressage, comme la maille dé- crite ci-dessus. Cette façon de faire a l'inconvé- nient que, en cas de contamination, tous les organes se trouvant à l'intérieur de la boîte à gants sont contaminés: il n'est pas toujours possible de procé- der à une décontamination et tous les appareils ris- quent de devenir inutilisables, ce qui est très co - teux. La présente invention a justement pour objet de remédier à cet inconvénient grâce à un pro- cédé et un dispositif qui permettent d'effectuer les contrôles en limitant la contamination à une petite partie de l'ensemble de l'installation. Selon la principale caractéristique du procédé objet de l'invention, l'enceinte de pressage isostatique étant placée verticalement et fermée à sa partie supérieure par un bouchon ou un couvercle et l'opération de pressage étant effectuée à l'aide d'un fluide introduit dans l'enceinte que l'on porte à haute pression, ce procédé comporte les étapes sui- vantes: - après une opération de pressage isostatique, on dé- charge le fluide contenu dans l'enceinte à travers un circuit spécial de décompression; - on amène une boite à gants au-dessus de l'enceinte et on la fixe de manière étanche à une platine so- lidaire de cette enceinte, de sorte que le bouchon se trouve à l'intérieur de ladite enceinte; - on retire le bouchon et on le dépose à l'intérieur de la boite à gants, et - on effectue les prélèvements et les contrôles né- cessaires pour détecter une éventuelle contamina- tion. Si l'opération est effectuée à chaud, l'en- ceinte contient un four et celui-ci est avantageuse- ment protégé par un manchon isolant. Dans ce cas, une fois que la boite à gants est fixée de manière étan- che au-dessus de l'enceinte et que l'on a retiré le bouchon, on retire le manchon isolant du four et on le dépose à l'intérieur de la boite à gants avant d'effectuer les prélèvements et les contrôles. L'invention a également pour objet un dis- positif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Selon la principale caractéristique de ce dispositif, ce- lui-ci comprend: - un circuit de décompression comportant au moins une conduite reliée à ladite enceinte, cette conduite étant équipée d'au moins une vanne de décompression et d'au moins un filtre, - une botte à gants pouvant être fixée de manière étanche sur une platine solidaire de l'enceinte et équipée de moyens permettant de retirer le bouchon de cette dernière et de le déposer à l'intérieur de la botte à gants. Si l'enceinte est équipée d'un four protégé par un manchon isolant, la boite à gants comporte en outre des moyens pour retirer le manchon de l'encein- te et le déposer à l'intérieur de la boite à gants. Enfin, il peut être utile de prévoir sur le circuit de décompression un système de prélèvement pour analyses monté sur une conduite branchée en pa- rallèle sur la conduite principale de décompression. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limita- tif, en référence aux dessins annexés, dans les- quels: - la figure 1 est un schéma de principe illustrant un procédé de confinement selon l'art an- térieur, - la figure 2 est un schéma de principe illustrant le procédé objet de l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe vertica- le d'une enceinte isostatique avec laquelle on peut utiliser le procédé objet de l'invention, - la figure 4 est une vue schématique en perspective illustrant la botte à gants placée au- dessus de l'enceinte, - la figure 5 est une vue schématique en coupe de la boîte à gants utilisée dans le procédé objet de l'invention, et - les figures 6a à 6e sont des vues schéma- tiques en élévation illustrant les principales étapes du procédé de l'invention. La figure 1 est une vue schématique en élé- vation, illustrant le procédé de l'art antérieur, o l'on voit l'enceinte de pressage isostatique 2 à l'intérieur d'un ensemble presse 4, ce dernier pou- vant consister en une maille en forme de double fer à cheval comme celle mentionnée plus haut. Un compres- seur 6 envoie un fluide sous pression à l'enceinte 2. Selon l'art antérieur, afin de limiter la pollution en cas de fuite, on enferme le tout à l'intérieur d'une boîte à gants 8 de très grandes dimensions, ce qui représente l'inconvénient, en cas de contamina- tion, que la totalité du compresseur 6, de l'enceinte 2 et de l'ensemble presse 4 devient inutilisable. La figure 2 illustre schématiquement le principe du procédé objet de l'invention. Lorsqu'on veut détecter une éventuelle contamination de l'en- ceinte de pressage, on retire celle-ci de l'ensemble presse 4 si ce dernier a été utilisé, on décharge le gaz contenu dans l'enceinte à travers un circuit spé- cial de décompression 10 et l'on amène une boTte à gants 38 au-dessus de l'enceinte pour effectuer les prélèvements et contrôles nécessaires. On va d'abord décrire l'opération de dé- charge du fluide en référence à la figure 2. Une con- duite de décompression 12 est branchée sur l'enceinte 2 et se divise en deux autres conduites, à savoir une conduite 14 équipée d'une vanne 16 qui peut soit ren- voyer le fluide dans un réservoir, soit le rejeter dans l'atmosphère, ce que l'on fait avec certains gaz. Cette conduite est utilisée lorsqu'on traite dans l'enceinte des produits ne présentant pas un danger de contamination. Dans le cas contraire, on ferme la vanne 16 et on ouvre une vanne 20 qui équipe une conduite 18 constituant, avec la conduite 12, le circuit de décompression 10. La conduite 18 est équi- pée d'un filtre 22 qui permet d'arrêter les produits radioactifs avant le rejet du gaz dans l'atmosphère ou son retour au compresseur. Avantageusement, on peut prévoir un dispositif de prélèvement 24, composé essentiellement de filtres en papier et en inox poreux, monté sur une conduite 26 branchée en paral- lèle sur la conduite 18, la fermeture d'une vanne 28 entraînant le passage du gaz à travers la conduite 26. Les poussières entra!nées par le gaz se déposent sur les filtres et on peut ainsi détecter une éven- tuelle contamination. La figure 2 montre encore que le gaz ayant circulé à travers le circuit de décom- pression 10 peut être soit rejeté à l'atmosphère par une conduite 30 équipée d'une vanne 32, soit recyclé dans la conduite 14 par l'intermédiaire d'une condui- te 34 équipée d'une vanne 36. La deuxième étape du procédé consiste à amener une boite à gants 38 audessus de l'enceinte 2 et à fixer cette boite à gants de manière étanche à la partie supérieure de l'enceinte. Une fois que la pression à l'intérieur de l'enceinte est revenue à une valeur sensiblement égale à la pression atmosphé- rique, on retire le bouchon fermant l'enceinte à sa partie supérieure et on le dépose à l'intérieur de la boîte à gants, puis on effectue les prélèvements et contrôles nécessaires pour déceler une éventuelle contamination. Toutes ces opérations vont maintenant être décrites plus en détail en référence aux autres figures. La figure 3 est une vue schématique en coupe d'une enceinte pouvant être utilisée avec le procédé objet de l'invention, mais il est bien enten- du que ce procédé peut s'appliquer à n'importe quelle enceinte de pressage isostatique. On voit sur cette figure que l'enceinte, portant la référence générale 2, se compose d'un récipient cylindrique 40 à l'inté- rieur duquel un conteneur 42 repose sur un socle 44. Le conteneur 42, utilisé surtout dans le cas de com- pactage de produits radioactifs, est fermé à sa par- tie supérieure par un couvercle équipé de filtres 46 et contient une gaine 43 à l'intérieur de laquelle sont placés les produits à compacter 45. La gaine 43 est réalisée en matériau souple (éventuellement en verre ou en métal qui deviennent souples à haute tem- pérature) et elle est séparée de la paroi interne du conteneur 42 par un certain espace. Les filtres 46 permettent le passage du fluide lors de la montée en pression et arrêtent les poussières radioactives lors de la phase de décharge du fluide. Cependant, il peut y avoir des fuites au niveau de la gaine ou rupture de celle-ci, de même qu'il peut y avoir des fuites au niveau du conteneur ou même rupture de celui-ci, et il est nécessaire d'effectuer des contrôles en fin d'opération. Dans le cas o l'opération de pressage isostatique doit se faire à chaud, le socle 44 sup- porte un four 48 entourant le conteneur 42, le four 48 étant avantageusement isolé grace à un manchon 50. La presse 2 est fermée à sa partie supérieure par un bouchon 52, l'étanchéité étant assurée par un joint à lèvres 52a, et se trouve maintenue pendant l'opéra- tion de pressage à l'intérieur d'une maille 52 qui a la forme d'un double fer à cheval constituant un an- neau entourant complètement ladite enceinte et de dimensions telles qu'elle empêche l'expulsion du bou- chon 52 sous l'effet de la très forte pression ré- gnant à l'intérieur de l'enceinte. La figure 4 montre qu'après une opération de pressage, une fois que le gaz ou le liquide conte- nu dans l'enceinte a été déchargé dans le circuit de décompression, on retire l'enceinte 2 de la maille 52, soit qu'on déplace l'enceinte, la maille restant fixe, soit qu'on déplace la maille, l'enceinte res- tant elle-même fixe. On amène ensuite la boite à gants 38 au-dessus de l'enceinte 2 et on la fixe de manière étanche à une platine 54 prévue à la partie supérieure de l'enceinte. La forme et les dimensions de la boite à gants 38 sont telles que le bouchon 52 se trouve alors à l'intérieur de l'enceinte et peut être retiré grâce à un mécanisme 51 qui permet d'agripper le bouchon 52, de le soulever et, après un mouvement de rotation, de le déposer à l'intérieur d'un logement 56 prévu dans la boite à gants. Si l'opération de pressage se fait à chaud et que l'enceinte est équipée d'un four 48 protégé par un manchon 50 (figure 3), il est nécessaire de retirer le manchon avant d'effectuer les prélève- ments. Pour cela, on a prévu un ou plusieurs crochets 58 montés sur un support circulaire 60 lui-même fixé à la partie inférieure d'un soufflet 62 prévu à la partie supérieure de la boite à gants. Un anneau ex- térieur 64 coopérant avec un crochet extérieur 66 permet de descendre le plateau 60 jusqu'à l'intérieur de l'enceinte et de remonter le manchon isolant du four. Une fois que le manchon du four est retiré de l'enceinte, il faut dégager l'accès à cette dernière afin d'effectuer les prélèvements et contrôles. Pour cela, on a prévu à l'intérieur de la boite à gants un chariot 68 mobile sur des rails 70. Au départ, le chariot 68 occupe, sur les rails 70, une position à l'écart de l'enceinte 2, ce qui permet d'extraire le manchon isolant 50 au moyen du crochet 68 après ex- traction du bouchon 52. Lorsque le manchon est ex- trait de l'enceinte et toujours suspendu aux crochets 58, on amène le chariot 68 au-dessus de l'enceinte 2, donc au-dessous du manchon, et on dépose celui-ci sur le chariot. On dégage les crochets 58 et on ramène le chariot portant le manchon à sa position initiale. On peut alors, grace à une membrane souple 72 prévue sur l'un des côtés de la boite à gants, effectuer les contrôles en vue de détecter une éventuelle contami- nation. La forme de cette membrane apparaît mieux sur la vue en coupe de la figure 5, o l'on voit la boite à gants 38 fixée sur une platine 54 rendue so- lidaire de l'enceinte 2 au moyen de vis telles que 55. On voit également le logement 56 o l'on dépose le bouchon 52 manipulé grace au mécanisme 51. On voit aussi le plateau 60 équipé des deux crochets 58 rame- né à sa position initiale une fois que le manchon isolant du four a été dégagé grâce au chariot 68. On voit encore sur la figure 5 la membrane souple 72 qui, au départ, se trouve dans une position 72a, ex- térieure au volume de l'enceinte, et représentée schématiquement en traits mixtes sur la figure. Cette membrane est équipée de gants 74 et, au moment de faire le contrôle, l'opérateur la pousse à l'inté- rieur de l'enceinte jusqu'à la position représentée en traits pleins et, grâce aux gants 74, effectue les prélèvements, frottis, contrôles et analyses néces- saires pour détecter une éventuelle pollution de l'enceinte 2. Si aucune contamination n'est détectée, la boite à gants est retirée et on retire également le conteneur o sont placés les produits à traiter. Si au contraire les analyses révèlent une contamination, l'ensemble est traité spécialement et éventuellement envoyé vers une installation de décontamination. Suivant le degré de contamination, on peut soit effectuer à l'intérieur de la boite à gants la décontamination des éléments pollués, soit extraire ceux-ci après les avoir enfermés dans un sac en ma- tière plastique que l'on soude suivant un procédé bien connu dans le domaine de la manutention de pro- duits radioactifs. Si la polutim est encore plus imPr- tante, on peut installer une tente autour de l'en- ceinte et procéder à la décontamination sous cette tente. Enfin, dans le cas le plus défavorable, mais qui a une probabilité très faible de se produire, si aucune décontamination n'est possible, seuls l'en- ceinte et le circuit spécial de décompression sont évacués. On voit donc que l'invention apporte un net progrès par rapport à l'art antérieur puisque, dans la plupart des cas, l'enceinte peut être décontaminée sur place. Sinon, il suffit de remplacer certains éléments et, dans les cas les plus graves, les pièces inutilisables se limitent à l'enceinte 2 et au cir- cuit spécial de décompression, c'est-à-dire les con- duites 12 et 18 {figure 2) jusqu'au filtre 22 ainsi que le dispositif d'analyse 24: ceci est beaucoup moins coûteux que les procédés de l'art antérieur o toute l'installation était contaminée et, de plus, le délai de fabrication de l'enceinte et du circuit de décompression est beaucoup plus faible que s'il fal- lait refaire la totalité de l'installation. Les figures 6a à 6e résument les principa- les étapes du procédé objet de l'invention. On voit, sur la figure 6a, que l'enceinte 2 est placée sur un support 3 sur lequel peut se déplacer la maille 53. Celle-ci occupe au départ une position 53a représen- tée schématiquement en traits mixtes et on l'amène à la position 53 avant d'augmenter la pression dans l'enceinte 2. Lorsque l'opération de pressage est terminée, on commence par décharger le fluide contenu dans l'enceinte à travers le circuit de décompression et on ramène la maille 53 à sa position initiale (figure 6b). On amène alors la boite à gants 38 et on la fixe de manière étanche à la partie supérieure de l'enceinte 2. On retire le bouchon fermant cette der- nière puis, à l'aide du ou des crochets 58, on ex- trait le manchon 50 de l'enceinte 2 (figure 6c). Le chariot 68 est alors amené au-dessous du manchon 50 et on dépose celui-ci sur le chariot (figure 6d) que l'on ramène à sa position initiale. On arrive alors à la position de la figure 6e o l'opérateur peut, grâce à la membrane 72 et aux gants 74, effectuer à l'intérieur de l'enceinte les contrôles nécessaires. Ainsi, le procédé objet de l'invention est- il particulièrement avantageux puisqu'en cas de con- tamination, celle-ci est limitée à l'enceinte de pressage isostatique 2 et à une petite partie du cir- cuit de décharge du fluide contenu dans l'enceinte. Dans le cas le plus défavorable o ces appareils ne peuvent pas être décontaminés, le coût est réduit par rapport aux procédés de l'art antérieur o toute l'installation devenait inutilisable. REVENDICATIONS 1. Procédé pour confiner la pollution d'une enceinte de pressage isostatique (2), ladite enceinte (2) étant placée verticalement et fermée à sa partie supérieure par un bouchon (52) et l'opération de pressage étant effectuée à l'aide d'un fluide intro- duit dans l'enceinte et que l'on porte à haute pres- sion, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - après une opération de pressage isostatique, on dé- charge le fluide contenu dans l'enceinte (2) à tra- vers un circuit spécial de décompression (10), - on amène une boîte à gants (38) au-dessus de l'en- ceinte (2) et on la fixe de manière étanche à une platine (54) solidaire de l'enceinte (2), de sorte que ledit bouchon (52) se trouve à l'intérieur de l'enceinte (2), - on retire le bouchon (52) et on le dépose à l'inté- rieur de la boîte à gants (38), et - on effectue les prélèvements et les contrôles né- cessaires pour déceler une éventuelle contamina- tion. 2. Procédé selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que, ladite enceinte (2) contenant un four (48) protégé par un manchon isolant (50), on retire celui-ci après enlèvement du bouchon (52) et on le dépose à l'intérieur de l'enceinte (2) avant d'effectuer les prélèvements et les contrôles. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend: - un circuit de décompression (10) comprenant au moins une conduite (18) reliée à ladite enceinte (2), cette conduite (18) comprenant au moins une vanne de décompression (20) et un filtre (22), - une boite à gants (38) pouvant être fixée de maniè- re étanche sur une platine (54) solidaire de ladite enceinte (2) et équipée de moyens (51) permettant de retirer ledit bouchon (52) et de le déposer à l'intérieur de la boîte à gants (38). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant de retirer le bouchon (52) comprennent: - un mécanisme (51) apte à saisir ledit bouchon (52) et à lui imprimer des mouvements de translation et de rotation, et - un logement (56) ménagé dans ladite boite à gants (38) et permettant de déposer le bouchon (52) à l'écart de la presse isostatique (2). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que, l'en- ceinte (2) étant équipée d'un four (48) protégé par un manchon isolant (50), la boite à gants (38) com- porte en outre des moyens (58, 68) pour retirer le manchon (50) de l'enceinte (2) et le déposer à l'in- térieur de la boite à gants (38). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant de retirer le manchon (50) de l'enceinte (2), compren- nent: - un crochet (58) monté sur un soufflet (62) prévu dans la boîte à gants (38) et apte à saisir ledit manchon (50), et - un chariot (68) mobile sur des rails (70) et sur lequel on peut déposer ledit manchon (50). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le cir- cuit de décompression (10) comporte en outre un sys- tème de prélèvement pour analyse (24) monté sur une deuxième conduite (26) branchée en parallèle sur la- dite conduite (18).