Brevet FR2561672A1 — publié le 19850927

Dispositif d'électrolyse, utilisable notam- ment pour la décontamination radioactive de surfaces métalliques. La présente invention a pour objet un dispositif d'électrolyse par projection ou aspersion d'électrolyte sur la surface d'une pièce à traiter, utilisable notamment pour la décontamination radioactive par polissage électrolytique de surfaces métalliques. On connaît des procédés de décapage électrolytique qui consistent à immerger une pièce métallique dans un bain d'électrolyte et à faire passer un courant électrique entre la pièce à traiter et une electrode disposée également dans le bain d'électrolyte. Les procédés de ce type permettent en part i- culier d'éliminer les oxydes de fer tels que FeO, Fie203 et Fe3O4 présents sur une surface métallique, comme cela est décrit dans le brevet anglais 1 148 921. Lorsquuon veut utiliser cette technique pour traiter des pièces métalliques radioactives, cer tains problèmes se posent, car il est préférable de limiter le volume dGélectrolyte utilité afin de ne pas avoir des quantités importantes d'effluents contami- nés à traiter. Par ailleurs, dans ce cas, il est souvent nécessaire de pouvoir realiser l'opération à distance, dans une enceinte étanche. On connaît toutefois des dispositifs d'électrolyse par projection tels que ceux décrits dans le brevet français FR-A 2 381 567 qui peuvent fonctionner avec un faible volume d'électrolyte et éliminer certains inconvénients des procédés utilisé ,ant la technique d'immersion. Cependant, les disposée tifS de ce type sont mal adaptes pouî traiter des pièces radioactives car ils ne permettent pas de récupérer dans de bonnes conditions l'électrolyte ayant servi au traitement. La présente invention a précisément pour objet un dispositif d'électrolyse par projection ou aspersion d'électrolyte, utilisable notamment pour la décontamination radioactive par polissage de surfaces métalliques, qui pallie les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur. Le dispositif, selon l'invention, d'electrolyse par projection ou aspersion d'électrolyte sur la surface d'une pièce à traiter, se caractérise en ce qu'il comprend - un boîtier ouvert capable de s'adapter par sa partie ouverte sur la surface de la pièce à traiter de façon à constituer avec cette surface un boîtier étanche ; - au moins une électrode disposée à l'intérieur du boîtier de façon à etre située en face de la surface de la pièce à traiter sans etre en contact avec cette surface - des moyens pour amener un électrolyte dans l'espace compris entre la surface à traiter et l'électrode, - des moyens pour évacuer l'électrolyte de l'espace compris entre la surface à traiter et l'électrode et - des moyens pour relier respectivement la surface à traiter et l'électrode aux deux pôles d'un généra teur de courant électrique. Grâce à la présence d'un bottier ouvert capable de s'adapter sur la surface de la piece à traiter et de constituer avec cette surface un bottier étanche, on peut traiter les surfaces en faisant circuler l'électrolyte à l'intérieur du boîtier et l'on peut ainsi récupérer cet électrolyte dans une cuve de stockage sans polluer l'environnement. Ainsi, si l'on soumet l'électrolyte utilisé à un traitement de pur il fication, par exemple par filtration, on peut recycler l'électrolyte et le réutiliser, ce qui permet de traiter des surfaces importantes en utilisant la quantité minimale d'électrolyte.Ceci est particulièrement avantageux lorsque l'on utilise le dispositif de l'in- vent ion pour effectuer des traitements de décontamination radioactive de pièces car on limite à la valeur minimale la quantité de produits contaminés. Par ailleurs, on évite, grâce à la présence du boîtier, que des produits contaminants puissent se redéposer sur les parsis avoisinantes, par écoulement le long de la surface. Enfin, ce dispositif permet un travail à distance, par exemple, par télémanipulateur ou engins commandés à distance, ce qui le rend bien adapté à la réalisation de traitement de décontamination radioac- tive. Selon un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention, l'électrode est constituée par une paroi séparant le bottier gn deux chambres, dont l'une constitue une chambre d'introduction de l'élec- trolyte, et les moyens pour amener l'électrolyte dans l'espace compris entre l'électrode et la surface à traiter comprennent des moyens pour introduire lélec- trolyte dans ladite chambre. Dans ce cas, l'électrode est munie d'au moins un orifice agencé par rapport à la surface G traiter de façon telle que l'électrolyte sortant de ladite chambre par cet orifice circule dans l'espace compris entre la surface à traiter et luélec- trode. Selon n second rde de réalisation du dis- positif de l'invention, l'électrode est une électrode creuse dont la paroi interne délimite une chambre d'introduction de l'électrolyte, et les moyens pour amener l'électrolyte dans l'espace compris entre l'électrode et la surface à traiter comprennent des moyens pour introduire l'électrolyte dans ladite chambre ; dans ce cas, l'électrode creuse est munie d'au moins un orifice agencé par rapport à la surface à traiter de façon telle que l'électrolyte sortant de ladite chambre par cet orifice circule dans l'espace compris entre la surface à traiter et l'électrode creuse. Dans ces deux modes de réalisation du dispositif de l'invention, on peut faire circuler l'électrolyte dans l'espace compris entre l'électrode et la surface à traiter à un débit élevé et augmenter de ce fiait les intensités de courant utilisées pour le traitement ; ceci permet d'obtenir une action très rapide en utilisant une quantité minimale d'électrolyte, ce qui conduit par ailleurs à un volume très réduit d'effluents radioactifs à stocker ou à traiter. Dans ces deux modes de réalisation du dispositif de l'invention, l'électrode comprend généralement une pluralité d'orifices situés en regard de la surface à traiter et l'on introduit ainsi l'électrolyte en le pulvérisant par ces orifices sur la surface à traiter. On peut aussi mettre en circulation l'électrolyte par déversement en trop-plein de la chambre d'introduction de l'électrolyte. Pour obtenir ce résultat dans le premier mode de réalisation du disposée tif de l'invention, l'électrode est agencée par rapport aux parois du bottier de façon à permettre le déversement en trop-plein de l'électrolyte introduit dans ladite chambre et la circulation de cet électrolyte dans l'espace compris entre la surface à traiter et l'électrode. Dans le second mode de réalisation, on obtient ce mode de circulation, en utilisant une électrode creuse munie d'une fente disposée de manière à permettre le déversement en trop-plein de l'électrolyte introduit dans ladite chambre et la circulation de cet électrolyte dans l'espace compris entre la surface à traiter et l'électrode creuse. On peut introduire l'électrolyte dans la chambre d'alimentation en utilisant une motopompe. On peut aussi introduire l'électrolyte par aspiration dans la chambre en créant par exemple une dépression dans l'espace compris entre l'électrode et la surface à traiter. Cette introduction par aspiration est avant tageuse car elle permet d'améliorer l'étanchéité du boîtier en plaquant celui-ci sur la surface à traiter. Selon une variante de réalisation du dispositif de l'invention, qui est spécialement adaptée à la réalisation de traitements multiples, le bottiez est divisé en au moins deux compartiments par une cloison étanche de façon à former avec la surface à traiter un premier compartiment comportant l'électrode et les moyens pour amener et évacuer l'électrolyte, et un deuxième compartiment muni de moyens pour diri ger un fluide de traitement tel qu'un liquide de rin çage ou un gaz de séchage, sur la surface de la pièce à traiter et de moyens pour évacuer ce fluide de traite- ment. Ceci permet en particulier de soumettre les pièces à traiter à un rinçage à l'eau ou à d'autres produits en récupérant également les effluents comme dans le cas de l'électrolyse. On peut aussi soumettre la surface des pièces à un séchage au moyen d'air ou de gaz froids ou chauds en disposant dans l'un des compartiments des buses ou des pompes de soufflage d'air ou d'autres gaz. Le dispositif de l'invention présente ainsi de nombreux avantages, notamment pour réaliser la décontamination radioactive de surfaces ou pour effectuer des traitements de prévention contre la contamination radioactive. En effet, le dispositif est d'un poids et d'un encombrement très réduits, ce qui permet la réalisation du traitement par télémanipulation dans des sas ou des cellules contaminés. Par ailleurs, il peut être déplacé sur cette surface à l'aide de moyens appropriés. Le traitement peut être réalisé de façon à obtenir une très grande sélectivité de décontamination car l'électrode peut avoir une forme qui correspond exactement à celle de la pièce à traiter. On peut aussi utiliser plusieurs électrodes adaptées à la configuration des pièces à traiter. Enfin, le dispositif muni de ces étanchéités et fonctionnant par circulation d'électrolyte permet de travailler dans les meilleures conditions de sécurité, tant pour la pollution radioactive que pour les risques de projection de réactifs tels que des acides. Le dispositif de l'invention peut être utilisé notamment pour décontaminer des pièces métalliques ou pour les soumettre à un traitement préventif contre la contamination radioactive car les traitements de surface par électrolyse par aspersion ou projection permettent d'extraire très efficacement des particules radioactives ou non présentes sur une surface. Les pièces traitées peuvent être en acier inoxydable, en zirconium ou en alliage de zirconium, en acier ordinaire, en alliage de nickel, par exemple en alliages connus sous les marques Monel et Inconel, en alliage léger ou dérivé d'alliage léger, ou encore en cuvire ou en alliage de cuivre. Les traitements de décontamination sont ef- ficaces pour tous types de pollution radioactive, et l'on obtient en particulier une décontamination très efficace lorsque le radiolsotope contaminant est du 238Pu, 239Pu, 137Cs, 134Cs, 154Eu ou 155Eu Pour réaliser des traitements de décontamination radioactive ou des traitements préventifs sur des surfaces métalliques, on peut utiliser des élec- trolytes classiques, par exemple un électrolyte cons- titué par une solution aqueuse comprenant - au moins un acide choisi dans le groupe comprenant l'acide tartrique, l'acide citrique, l'acide sulfu rique et l'acide orthophosphorique, - au moins un composé choisi dans le groupe comprenant la soude, la potasse, le sulfate de sodium, le suls fate de potassium, le sulfate d'aluminium et le for maldéhyde. Lorsqu'on veut réaliser la décontamination de surfaces en acier ordinaire ou en acier inoxydablev l'électrolyte peut être constitué par une solution aqueuse d'acide tartrique et de soude contenant avantageusement de 20 à 40 g.l-1 d'acide tartrique et de 30 à 60 g.l-1 de soude, par exemple par l'électrolyte A qui est une solution aqueuse contenant 30 9.1 d'acide tartrique et 48 g.1-1 de soude. Lorsqu'on veut décontaminer des surfaces en acier inoxydable, l'électrolyte peut être constitué par une solution aqueuse de sulfate de sodium et d'acide sulfurique contenant avantageusement de 80 à 160 gl-1 de sulfate de sodium et de 40 à 80 goy 1 d'acide sulfurique, par exemple par l'électrolyte B qui est une solution aqueuse contenant 120 9.1 1 de sulfate de sodium et 62 g.l-1 d'acide sulfurique. Lorsqu'on veut décontaminer des surfaces en acier ordinaire, en alliage léger et en alliage de eurvre, l'électrolyte peut être une solution aqueuse d'acide tartrique, de soude et de formaldéhyde contenant avantageusement de 50 à 300 g.l d'acide tartrique, de 50 à 150 g.l 1 de soude et de 2 à 4 g.1-1 de formaldéhyde, comme l'électrolyte C qui est une solution aqueuse contenant 210 g.l-1 d'acide tartrique, 104 9.1 1 de soude et 3 g. de formaldéhyde. Lorsqu'on veut réaliser la décontamination de surface en acier inoxydable et de toute surface présentant des cavités, des trous ou des défauts retenant la radioactivité, l'électrolyte peut être constitué par une solution aqueuse d'acide orthophosphorique, d'acide sulfurique et de sulfate d'aluminium, par exemple par une solution contenant de 0,5 à 1,2 kg. 1 d'acide orthophosphorique, de 250 à 400 g.1-1 d'acide sulfurique, et de 40 à 80 g.l1 de sulfate d'aluminium comme l'électrolyte D qui contient 1 kg.l 1 d'acide orthophosphorique, 350 g.1-1 d'acide sulfurique et 60 g.1-1 de sulfate d'aluminium. On précise que les électrolytes tels que l'électrolyte D sont utilisables en particulier pour des traitements préventifs contre la contamination qui empêchent ensuite une fixation de la contamination sur les parties métalliques ainsi traitées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit donnée bien entendu à titre illustratif et non limitatif en référence au dessin annexé sur lequel - les figures 1 et 2 sont des représentations schématiques en perspective d'exemples de réalisation du dispositif de l'invention, et - la figure 3 est une représentation schématique en perspective d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention dans lequel celui-ci comprend plusieurs compartiments de traitement. Sur la figure 1, on voit que le dispositif d'électrolyse par projection ou aspersion dFélectro- lyte comprend un boîtier ouvert 1 capable de s'adapter sur la surface S de la pièce à traiter et de constituer avec elle un boitier étanche. Afin d'obtenir cette étanchéité, les parois latérales du boîtier sont munies de joints d'étanchéité 3 solides, liquides ou pneumatiques qui s'appliquent sur la surface S. Une électrode creuse 5 est disposée à l'intérieur du boî- tier et les parois internes de cette électrode délimitent une chambre 7 d'introduction de l'électrolyte. La partie frontale 5a de l'électrode 5 est munie d'une pluralité d'orifices 5b qui permettent à l'électrolyte introduit dans la chambre 7 d'être pro- jeté sur la surface 8 à traiter. L'électrolyte est introduit dans la chambre 7 par une conduite 9 et il peut être évacué du boîtIer 1 par une conduite ll reliée, soit à un réservoir de stockage, soit à une installatisn de régénération et de recyclage de laélectrolyte dans la conduite 9. Le dispositif comprend de plus des connexions électriques 13 et 15 permettant de relier res pectivement l'électrode 5 et la surface S aux deux polies d'un générateur de courant électrique non représenté sur le dessin. L'électrode 5 peut être réalisée totalement en matériau conducteur de l'électricité, et ce matériau est choisi, en fonction de la nature des électrolytes utilisés, de façon à présenter une bonne tenue dans les conditions du traitement d'électrolyse. Tou- tefois, étant donné queg seule la partie frontale 5a de l'électrode 5 joue 1&commat;; rôle d'électrode, on peut réaliser les autres parties de l'électrode en matériau isolant, résistant également aux conditions du traitement d' élect olysr Suivant les besoins, on peut réfrigérer ou chauffer l'électrolyte et le maintenir à une température choisie, en disposant un système de réfrigération ou de chauffage au droit de l'électrode 5a ou dans la cuve de stockage, ou encore le long de la conduite d'introduction 9. Pour faire fonctionner le dispositif de l'invention, on établit une différence de potentiel entre la surface S à traiter et 11 électrode 5 et on met en circulation l'électrolyte dans l'espace 17 compris entre la surface à traiter et l'électrode 5 en suivant le trajet des flèches. La mise en circulation de l'électrolyte peut être effectuée par tout moyen approprié, par exemple en utilisant une motopompe. On peut aussi établir cette circulation en créant une dépression dans l'espace 17. L'électrolyte est projeté par les orifices 5b sur la surface S, puis il s'écoule dans le boîtier 1 et est évacué de celui-ci par la conduite 11. Par passage de courant électrique entre l'électrode 5 et la surface S, on obtient, selon la nature de l'électrolyte utilisé, un polissage, un dégraissage ou d'autres traitements. On peut en particulier réaliser une décontamination ou un traitement préventif et la qualité du traitement est directement fonction de : - la qualité de l'électrolyte, - la température, - l'intensité du courant, - la durée du traitement, - la vitesse de circulation, et - la régénération pour un maintien adéquat de la te- neur en produit actif. Généralement, le traitement par électrolyse est réalisé en utilisant des densités de courant allant de 10 à 1000 A/dm sous des tensions de 5 à 50 V. Par ailleurs, pour ce traitement, l'électrode peut être reliée soit au pôle négatif, soit au pôle positif du générateur. Lorsque l'électrode est reliée au pôle posi- tif, on obtient généralement un dégraissage électrolytique sans attaque ni enlèvement de métal. En revanche, lorsque l'électrode est reliée au pôle négatif du générateur, on obtient des démétallisations sous forme d'attaque ou de polissage du mé- tal. On peut aussi réaliser avec ce dispositi un cycle de traitements comportant plusieurs opérations successives avec polarité normale ou inverse de l'électrode. Sur la figure 2, on a représenté un autre exemple de réalisation du dispositif de l'invention. Sur cette figure, on a repris les mêmes références pour désigner les mêmes constituants, et l'on voit que la seule différence avec le dispositif de la figure 1 réside dans le fait que l'électrolyte est introduit dans l'espace 17 compris entre l'électrode 5a et la surface S par déversement en trop-plein. Dans ce cas, l'orifice de déversement est cosntitué par la fente 5b située à la partie supérieure de l'électrode 5. Sur la figure 3, on a représenté une variante de réalisation du dispositif de l'invention particulièrement adaptée à la réalisation de plusieurs traitements. Dans ce cas, le boîtier 1 est divisé en trois compartiments par les deux cloisons 2 et 4 qui définissent à l'intérieur de ce boîtier, deux compartiments de traitement li et 13 qui communiquent l'un avec l'autre par l'arrière du bottier, et un comparti- ment d'électrolyse 12.Dans le compartiment 12e on retrouve l'électrode creuse 5 dont la paroi frontale 5a est munie de perforations 5b, la conduite d'introduction 9 de l'électrolyte et la conduite d'évacuation 11 de l'électrolyte. Dans le compartiment supérieur lî une conduite 19 munie des perforations 20 permet de diriger sur la surface S un fluide approprié, par exemple un liquide de rinçage. Ce liquide est ensuite, récupéré dans le compartiment inférieur 13 par l'arrière du boîtier 1 et évacué par une conduite 21. Dans le compartiment 13 on a également une conduite 23 munie de perforations 25 qui peut diriger sur la surface S le même fluide de traitement, comme on l'a représenté sur le dessin ou un autre fluide, à condition de prévoir dans ce cas une autre alimentation en fluide de traitement dans le compartiment 13. Pour assurer l'étanchéité entre les différents compartiments du boîtier, les cloisons 2 et 4 sont munies comme les parois latérales du boîtier de joints d'étanchéité 3. Ainsi, le dispositif de l'invention peut être utilisé pour effectuer successivement différents traitements dans de bonnes conditions de sûreté et en limitant, par ailleurs, le volume des effluents de traitement. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'électrolyse par projection ou aspersion d'électrolyte sur la surface d'une pièce à traiter, caractérisé en ce qu'il comprend - un bottier (1) ouvert capable de s'adapter par sa partie ouverte sur la surface (S) de la pièce à traiter, de façon à constituer avec cette surface un bottier étanche ; - au moins une électrode (5) disposée à l'intérieur du boîtier de façon à être située en face de la surface de la pièce à traiter sans être en contact avec cette surface - des moyens (9) pour amener un électrolyte dans l'espace compris entre la surface (S) à traiter et l'électrode (5) - des moyens (11) pour évacuer l'électrolyte de l'es pace compris entre la surface à traiter et l'élec trode ; et - des moyens (13, 15) pour relier respectivement la surface à traiter et l'électrode aux deux pâles d'un générateur de courant électrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (5) est constituée par une paroi séparant le boîtier en deux chambres dont l'une constitue une chambre d'introduction de l'électrolyte et en ce que les moyens pour amener l'électrolyte dans l'espace compris entre ltélectrode et la surface à traiter comprennent des moyens pour introduire l'électrolyte dans ladite chambre, l'électrode étant munie d'au moins un orifice agencé par rapport à la surface à traiter de façon telle que l'électrolyte sortant de ladite chambre par cet orifice circule dans l'espace compris entre la surface à traiter et l'électrode. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (5) est une électrode creuse dont la paroi interne délimite une chambre d'introduction (7) de l'électrolyte et en ce que les moyens pour amener l'électrolyte dans l'espace (17) compris entre l'électrode et la surface à traiter comprennent des moyens (9) pour introduire l'électrolyte dans ladite chambre, ladite électrode creuse étant munie d'au moins un orifice (5b) agencé par rapport à la surface (S) à traiter de façon telle que l'électro- lyte sortant de ladite chambre par cet orifice circule dans l'espace (17) compris entre la surface à traiter et l'électrode creuse. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'électrode comprend une pluralité d'orifices (5b) situés en regard de la surface à traiter. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'électrode est agencée par rapport aux parois du boitier de façon à permettre le déversement en trop-plein de l'électrolyte introduit dans ladite chambre et la circulation de cet électrolyte dans l'espace compris entre la surface à traiter et l'électrode. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrode creuse est munie d'une fente (5b) disposée de manière à permettre le déversement en trop-plein de l'électrolyte introduit dans ladite chambre et la circulation de cet électrolyte dans l'espace (17) compris entre la surface à traiter et l'électrode creuse. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le boîtier est divisé en au moins deux compartiments (1i, 12...) par une cloison étanche (2, 4) de façon à former avec la surface à traiter un premier compartiment compor- tant l'électrode (5) et les moyens (9, 11) pour amener et évacuer l'électrolyte de ce compartiment, et un deuxième compartiment muni de moyens (19) pour diriger un fluide de traitement sur la surface de la pièce à traiter et de moyens (21) pour évacuer ce fluide de traitement. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le fluide est un liquide de rinçage ge. 9. Dispositif selon la revendication 78 caractérisé en ce que le fluide est un gaz de séchage