Brevet FR2564633A1 — publié le 19851122

La présente invention se rapporte à une technique utile pour le traitement ou l'élimination de susbtances contaminées par la radio activité, en particulier de déchets organiques radio- actifs. Les centrales nucléaires, les installations de traitement de combustible nucléaire et les installations de retraitement du combustible produisent des déchets comme des résines échangeuses d'ions contaminés par la radioactivité. Traditionnellement, de telles résines sont d'abord déshydratées et séchées puis décomposées par digestion avec un acide ou incinérées. Le procédé de digestion des déchets séchés avec un acide nécessite un équipement qui résiste à la corrosion de l'acide et qui soit capable d'une élimination sûre du déchet acide. De nombreuses techniques ont été proposées pour la mise en oeuvre de la méthode d'in inération, mais du fait des hautes températures utilisées dans cette méthode, le matériau du four est rapidement corrodé et les substances radio-actives sont évacuées vers l'atmosphère. Quelle que soit la méthode utilisée, la résine échangeu se d'ions à traiter doit être séchée à un degré considérable. La méthode d'incinération pose un autre problème par le fait qu'une combustion incomplète peut résulter de la post-combustion des substances non brûlées. La présente invention se rapporte à un procédé pour brûler complètement des déchets organiques radiu- actifs qui consiste à décomposer thermiquement les déchets organiques radio-actifs avec un solvant organique et à chauffer le produit résultant de décomposition thermique et le produit volatilisé à une pression partielle contrôlée d'oxygène alors qu'ils sont en contact avec un catalyseur. L'invention se rapporte également à un dispositif pour brûler complètement des déchets organiques radio- actifs, comprenant: a) une unité pour mélanger les déchets organiques radio-actifs et un solvant organique sous agitation; b) une unité pour décomposer thermiquement une suspension de déchets organiques radioactifs obtenue par le mélange sous agitation; c) un four ou le produit de décomposition thermique et le produit volatilisé formés par suite de la décomposition thermique sont soumis à une réaction catalytique; d) un moyen pour laver le gaz résiduel résultant de la réaction catalytique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel: - la figure unique montre l'agencement d'un exemple d'un système pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention. La présente invention offre un procédé et un dispositif pour garantir l'incinération complète des déchets organiques radio-actifs d'une manière sensiblement indépendante de la teneur en eau des déchets. La présente invention offre également un procédé et un dispositif pour garantir l'incinération complète des déchets organiques radio-actifs sans endommager le matériau du four et sans laisser des substances radio-actives s'évacuer vers l'atmosphère. Les objectifs de la présente invention peuvent être atteint en décomposant d'abord des déchets organiques radio -actifs thermiquement en même temps qu'un solvant organique puis en chauffant le produit résultant de décomposition thermique et le produit volatilisé à une pression partielle contrôlée d'oxygène tandis qu'ils sont en contact avec un catalyseur. La construction de la présente invention sera décrite ci-après en se référant au dessin joint. Selon la présente invention, les déchets organiques radio-actifs sont agités dans un récipient de mélange 1 avec un solvant organique (comme un alcool), et la suspension résultante est introduite dans une unité de décomposition thermique 3 par une unité d'alimentation 2 d'une quantité dosée. L'unité de décomposition thermique3 est faite d'un tube gainé et a un réchauffeur dans le tube interne. Un gaz contrôlé en oxygène (un mélange de 5 - 10% 02 et Ar) est également introduit dans le tube gainé à partir du fond, par une ligne 6. L'introduction du gaz a pour but d'empêcher une combustion rapide des déchets organiques et du solvant organique. Dans le tube gainé qui a été chauffé intérieurement à 500 - 600 C, les déchets organiques et le solvant organique se décomposent thermiquement et s'évaporent. Ensuite, le produit de décomposition thermique et le produit d'évaporation sont introduits dans un four de réactioncatalytique 4 par le gaz contrôlé en oxygène. Dans le four de réaction, les deux produits sont mis en contact avec un catalyseur formé d'oxyde de cuivre, d'oxyde de fer, d'oxyde de cobalt ou d'oxyde de nickel qui a été chauffé à environ 700 C. En prenant de l'oxyde de cuivre comme catalyseur, le produit de décomposition thermique et le produit d'évaporation sont complètement incinérés par les réactions chimiques qui suivent: produit de décomposition d'échange d'ions: CmHn, H2, CO, C02, H20, NOx, SOx, C12 C (carbone libre), et alcool (C2H50H) CmHn + xCuO = xCu20 + mC02* nH20 m'C + xCuO = xCu20 + m'C02 n'H2+ xCuO xCu20 + n'H20 lC2H50H + xCuO = xCu20 + lCO2 + 1H20 xCu20 + 02 = xCuO Afin de compenser tout manque d'oxygène qui est nécessaire à la réaction catalytique, de l'air est introduit dans le tube de réaction rempli du catalyseur par une entrée 7. Par suite des réactions montrées ci-dessus, du gaz contenant SOx, Ci2 et/ou d'autres constituants est produit par la résine échangeuse d'ions et est introduit dans une unité 5 de nettoyage de gaz résiduel, o les gaz résiduels sont soumis à un épurateur 8 avant récupération à une unité séparée pour absorber SOx, Cl2 et/ou d'autres constituants. EXEMPLE Une résine échangeuse d'ions (500 ml) a été mélangée à de l'alcool éthylique en excès. On a agité le mélange pour former une suspension de la résine, que l'on a continuellement pompée vers un four de décomposition thermique qui avait été chauffé à 600 C. Afin d'empêcher une combustion rapide de se produire dans le four, l'atmosphère dans le four a été contrôlée pour avoir une concentration en oxygène d'environ 10%. Dans l' atmosphère d'environ 10% de 02 à 600 C, la résine échangeuse d'ions a 5té immédiatement décomposée thermiquement et introduite dans un four de réactioncatalytique avec l'alcool évaporé. Le four de réaction garni d'un catalyseur d'oxyde de cuivre avait été chauffé à environ 700 C en présence d'un courant d'air. Le produit de décomposition thermique consistant en hydrocarbures, hydrogène, oxyde de carbone et carbone libre a forme de l'eau et du gaz carbonique par suite du contact avec le catalyseur préchauffé (environ 700 C). De même, l'alcool évaporé s'est converti en eau et gaz carbonique par contact avec le catalyseur. Selon la présente invention, la résine échangeuse d'ions peut être complètement incinérée sans formation de suie par chauffage en présence de l'alcool et du catalyseur d'oxyde de cuivre à une pression partielle contrôlée d'oxygène. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour brûler complètement des déchets organiques radio-actifs caractérisé en ce qu'il consiste à décomposer thermiquement les déchets organiques radio- actifs avec un solvant organique, et à chauffer le produit de décomposition thermique résultant et le produit volatilisé à une pression partielle contrôlée d'oxygène alors qu'ils sont en contact avec un catalyseur. - 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les déchets organiques radio-actifs précités sont une résine échangeuse d'ions. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la décomposition thermique précitée est accomplie à une température comprise entre 500 et 600 C. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur précité est choisi dans le groupe consistant en oxyde de cuivre, oxyde de fer, oxyde de cobalt et oxyde de nickel. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage à une pression partielle contrôlée d'oxygène est effectué à environ 700 C. 6. Dispositif pour brûler complètement des déchets organiques radioactifs caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une unité (1) pour mélanger les déchets organiques radio-actifs et un solvant organique sous agitation; (b) une unité (3) pour décomposer thermiquement une suspension des déchets organiques radio-actifs obtenu par le mélange sous agitation. (c) un four (4) o le produit de décomposition thermique et le produit volatilisé formés par suite de la décomposition thermique sont soumis à une réaction cataly- tique; et (d) un moyen (8) pour laver le gaz résiduel résultant de la réaction catalytique. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité précitée pour la décomposition thermique est formée d'un tube gainé contenant un moyen de chauffage. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une entrée d'introduction d'un gaz dont la concen- tration en oxygène est contrôlée est prévue au bas du tube gainé. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le four précité est un four annulaire à résistance à chaque extrémité. 10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une entrée d'air est prévue sur le four.