Brevet FR2616000A1 — publié le 19881202

60C0 Dispositif permettant la coulée de verre radioactif en fusion dans un conteneur. La présente invention concerne un dispositif permettant la couLée de verre radioactif en fusion dans un conteneur. Le retraitement des combustibles nucléaires permet de séparer l'uranium, le plutonium et les produits de fission présents dans les éléments combustibles ayant séjourné dans un réacteur. Il a été développé une méthode connue sous le nom de "vitrification" pour inclure un certain nombre d'éléments radio- actifs (et en particulier les produits de fission) dans une matrice vitreuse. On fond en même temps dans le pot de fusion d'un four à induction une fritte de verre et des calcinats de produits de fission pour obtenir un verre. On coule ce verre dans les conteneurs en acier inoxydable. Ce procédé s'est imposé car il permet de stocker sur de longues durées avec une très grande sécurité des produits très actifs. Tout ce mode opératoire a été largement utilisé, décrit et montré, en particulier au centre nucléaire de Marcoule (atelier de vitrification). D'une manière générale, l'installation comporte deux niveaux séparés par une dalle. Au niveau supérieur le pot de fusion dans un four, au niveau inférieur le conteneur, disposé à la verticale du trou de coulée du pot. Une ouverture dans la dalle permet la coulée. Les problèmes qui se posent sont: - confiner strictement le verre fondu pour qu'il n'y ait pas dissémination de la radioactivité, plus particulièrement au moment de la coulée; - recueillir tous les gaz, poussières, particules dégagés; - permettre la dilatation du conteneur sous l'effet de son augmentation de température (entre conteneur vide et conteneur plein de verre très chaud). Le premier probLème comporte en outre la non- contamination externe du conteneur. La présente invention décrit principalement un dispo- sitif permettant d'assurer la coulée du verre dans un conteneur en apportant une solution aux trois problèmes posés; lesdits problèmes sont résolus par la réalisation d'un dispositif qui comporte une étanchéité statique (matérielle) entre les divers éléments du dispositif et, lorsque cette étanchéité statique n'est pas possible, un confinement dynamique par circulation d'air (ou de gaz) autour du verre en fusion en train de couler. Une autre caractéristioue de l'invention est que, grâce audit confinement dynamique, il n'y a pas de contact entre le haut du conteneur et le trou de coulée. L'invention sera mieux comprise grâce à la description suivante, Laquelle tient lieu également d'exemple de réalisation de ladite invention. Les diverses figures illustrant l'invention représentent: figure 1: une coupe verticale selon l'axe de couLée de l'ensemble du dispositif; figure 2: une coupe verticale de la virole déformable montrant la position écartée alors que la figure 3 montre la position serrée; figure 3: une coupe verticale de la virole déformable en position serrée; figure 4: une demi-vue de dessous de la virole déformable; figure 5: la vue correspondante de face de la virole déformable (les figures 4 et 5 montrent la tringlerie); figure 6: une coupe verticale de la virole mobile; figure 7: une coupe verticale montrant le système de déplacement du dôme mobile. Le dispositif selon l'invention permet le transfert du verre fondu entre deux cellules superposées séparées par' une dalle de béton; la cellule supérieure 1 ou cellule de fusion contient le pot de fusion 2, la cellule inférieure 3 ou cellule de coulée contient le conteneur 4 dans lequel on entend couler le verre radioactif en fusion en provenance dudit pot de fusion et entre les deux cellules une dalle de béton 5 horizontale comportant une ouverture 6; l'ensemble pot de fusion 2, ouverture 6 et conteneur 4 est organisé autour d'un axe vertical 7 dit axe de coulée. Le verre radioactif est à l'état liquide dans le pot de fusion 2 et est maintenu dans ce pot par le verre figé qui obstrue le goulot 8 dudit pot. Un inducteur 9 est placé autour dudit goulot; il permet, au moment choisi, de ramollir le verre figé formant bouchon de façon à laisser le verre fondu, contenu dans le pot de fusion, s'écouler par ledit goulot. L'inducteur 9 est relié, par des connexions non représentées, à une source d'énergie quelconque (par exemple énergie électrique) permettant le chauffage dudit inducteur et du verre figé. Une assiette isolante 10 isole le pot de fusion 2 de la dalle de béton 5. Sous la dalle de béton, au droit de l'ouverture 6 de ladite dalle, on positionne le dispositif selon l'invention qui est constitué successivement de haut en bas par: - une virole déformable 11, - une virole mobile 12, - un dôme mobile 13. On détaille ci-après ces divers éléments du dispositif selon l'invention. La virole déformable est illustrée plus particulié- rement sur les figures 2 et 3. Cette virole déformable est constituée par deux boites qui, s'interpénétrant, coulissent l'une dans l'autre, la boîte inférieure entrant dans la boite supérieure. Chacune des boites 14 (boîte supérieure) et 15 (boite inférieure) est constituée d'une paroi extérieure 16, 17 ayant par exemple la forme d'un cylindre à axe vertical, d'un fond 18, 19 et d'une paroi intérieure 20, 21. Les parois intérieures 20, 21 ont la forme d'un tronc de cône, de même angle au sommet, de préférence pour chaque boite, dont le sommet serait situé au-dessous de ladite virole déformable. Les deux boîtes sont ouvertes; la boîte supérieure a son ouverture vers le bas et la boite inférieure a son ouverture vers le haut. Les dimensions et la disposition desdites boîtes sont telles que, comme indiqué ci-dessus, les deux boîtes s'emboîtent l'une dans l'autre. Le fond 18 de la boîte supérieure est fixé sous la dalle de béton. - Le fond 19 de la boîte inférieure présente une face extérieure (basse) 22 ayant la forme d'une portion de calotte sphérique. Les deux boîtes sont reliées entre elles par un soufflet métallique 23 qui est soudé aux fonds en regard de chaque boîte. Un système de tringlerie 24, 25, 26 (figures 4 et 5) permet de rapprocher les deux boîtes: par traction (flèche 27) sur la tringle 26, on rapproche les tirants 24 et 25, ce qui diminue la hauteur (flèche 28), comptée suivant l'axe 7-7 de la virole défor- mable, en comprimant le soufflet métallique. La tringle 24 est fixée par la vis d'ancrage 29. La tringle 25 est fixée sur la paroi cylindrique extérieure de la boite inférieure par L'axe 30. Les trois tringles sont réunies par l'axe 31. On a représenté un seul système de tringlerie alors qu'il est nécessaire d'en utiliser au moins deux pour éviter un basculement relatif des deux parties de la virole. De préférence, on utilise quatre systèmes de tringlerie. Les deux parois exté- rieures verticales cylindriques des boites se déplacent l'une par rapport à l'autre sans se toucher et assument la protection du soufflet contre les risques de chocs extérieurs. La virole mobile est représentée sur la figure 6. Cette virole mobile est constituée par une enceinte fermée 32 constituée essentiellement par une paroi interne 33 de forme cylindrique (Le diamètre dudit cylindre étant de préférence le même que le plus petit diamètre des troncs de cones qui consti- OS tuent la paroi intérieure des boites 14 et 15) par une paroi supérieure 34 et une paroi externe 35. La paroi interne 33 de l'enceinte fermée se prolonge vers le bas de façon à pouvoir pénétrer dans le col du conteneur 4. La face externe 36 de l.a paroi supérieure 34 de l'enceinte 32 a la forme d'une surface tronconique de révolution autour de l'axe de coulée de façon que, coopérant avec la face inférieure sphérique 22 de la boîte 15, eLLe assure l'étanchéité entre ladite boîte 15 et ladite virole mobile 12. L'enceinte fermée 32 porte, sur sa paroi externe 35, une tubulure 37 qui est reliée, par l'intermédiaire d'un filtre, à un système d'aspiration (non représenté). Ce système filtre- aspiration permet de mettre en dépression l'intérieur de l'enceinte fermée 32. La paroi interne 33 de l'enceinte fermée 32 comporte un certain nombre de trous 38; ces trous permettent de réaliser, sous l'influence dudit système d'aspiration, une circulation d'air (ou de gaz) entre le volume situé à l'intérieur de la paroi 33 et l'intérieur de l'enceinte 32. Il peut être avantageux de ménager, dans la face externe 35 et la face interne 33 de l'enceinte fermée 32, un tube de visée 39 qui permet d'observer, par un dispositif optique approprié et connu, la coulée du verre. Ce tube de visée 39 peut être obstrué par une plaque de verre 40; cette plaque est transpa- rente, elle est réalisée de préférence en verre au cérium qui résiste bien aux rayonnements émis par le verre radioactif. Cette virole mobile est avantageusement mise en place et maintenue grâce à l'utilisation d'un dôme mobile 13 tel que représenté sur la figure 7. Ce dôme mobile est essentiellement constitué par deux chambres annulaires superposées 41 et 42. La chambre annulaire 41 est destinée à recevoir une circulation d'eau en vue du refroidissement dudit dôme. La chambre annulaire 42 comporte dans sa face frontale (c'est-à-dire la face qui est la plus proche de l'axe de coulée) des ouvertures 43; elle comporte également une tubulure 44 permettant l'entrée de l'air dans ladite chambre. Ce dôme mobile peut être déplacé, pour sa mise en place ou son enlèvement, grâce à un dispositif comportant des roulettes 45 qui se déplacent sur des rails 46 fixés sous la dalle de béton 5. On décrira ci-après, de façon sommaire, la mise en place des divers éléments du dispositif selon l'invention et le fonctionnement dudit dispositif. On admettra que toute la partie haute du dispositif, à savoir le pot de fusion 2, l'assiette isqlante 10, l'inducteur 9, est en place et que la virole déformable 11 a été fixée sous la dalle de béton 5. Grâce à l'action de la tringlerie décrite (24, 25, 26, 27) on met ladite virole déformable en position de moindre hauteur (figure 3). Puis, on amène le dôme mobile 13 portant la virole mobile 12 sous ladite virole déformable 11 et, par action de ladite tringlerie, on met la virole déformable en position de plus grande hauteur, c'est-à-dire qu'on amène la face extérieure basse 22 de ladite virole en contact étanche avec la face supérieure 36 de la virole mobile. On amène alors le conteneur 4 sur un chariot et on le positionne grâce à un dispositif élévateur porté par ledit chariot. Ce positionnement est tel que le col 47 dudit conteneur entoure le cylindre qui prolonge vers le bas la paroi interne de l'enceinte 32. On notera que, grâce à l'assiette isolante et aux dispositions prises pour les viroles déformable et mobile, il y a étanchéité complète entre le pot de fusion et le bas de la virole mobile. 2 616000 De plus, grâce au système d'aspiration branché sur l'enceinte 32 et à la tubulure d'amenée d'air 44 branchée sur la chambre 42 du dôme mobile, on assure une circulation d'air (ou de gaz) dans le volume situé à l'intérieur de la paroi 33. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant la coulée d'un verre radioactif en fusion entre un pot de fusion (2) situé dans une cellule supé- rieure (1) et un conteneur (4) situé, en dessous dudit pot de fusion, dans une cellule inférieure (3), l'écoulement du verre radioactif s'effectuant verticalement de haut en bas, selon un axe de coulée, à travers une ouverture ménagée dans la dalle de béton (5) qui sépare lesdites cellules, ledit dispositif étant carac- térisé en ce qu'il comporte de haut en bas les éléments successifs suivants: - une virole déformable (11) constituée par deux boites (14, 15) coulissant l'une dans l'autre, dont les parois internes (20, 21) sont en forme de tronc de cône, dont le sommet serait situé au-dessous de ladite virole, la boite supérieure (14) étant fixée sous ladite dalle de béton, la boite inférieure (15) ayant un fond (22) en forme de calotte sphérique et les deux boites étant reliées entre elles par un soufflet métallique (23) et; - une virole mobile (12) constituée d'une enceinte ferée (32) dorit la paroi intérieure se prolonge vers le bas de façon à pouvoir pénétrer dans le col du conteneur (4), dont la face supérieure (34) a la forme d'une surface tronconique coopérant avec le fond (22) en forme de calotte sphérique de la boite inférieure (15), la paroi intérieure de l'enceinte étant percée de trous (38) et La paroi extérieure de l'enceinte comportant une tubulure (37) reliée à un système d'aspiration. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite virole mobile (12) est portée par un dome mobile (13) constitué essentiellement par deux chambres annulaires superposées (41 et 42), l'une desdites chambres étant destinée à recevoir de l'eau de refroidissement et l'autre chambre (42), pourvue de trous (43) sur sa face frontale, est munie'd'une tubulure (44) d'amenée d'air. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite enceinte fermée (32) de la virole mobile (12) comporte un tube de visée (39) permettant de voir la coulée du verre dans L'espace intérieur de ladite virole mobile.