Brevet FR2619515A1 — publié le 19890224

Mélangeur-décanteur tubulaire électrolytique. L'invention concerne un mélangeur-décanteur tubulaire à plusieurs étages, destiné à être mis en oeu- vre dans l'extraction liquide-liquide à contre-courant, comprenant des tronçons tubulaires disposés parallèle- ment à distance les uns à c6té des autres dans un plan horizontal, et comportant chacun une chambre de décan- tation, et un dispositif de brassage tournant monté verticalement dans chacune des chambres de mélange, cha- cune de celles-ci alignée avec la chambre de décantation tubulaire qui lui correspond, constituant un étage d'extraction, dans lequel les arrivées des deux phases à mélanger débouchent dans la chambre de mélange et la chambre de mélange et la chambre de décantation sont séparées l'une de l'autre par une paroi verticale in- terrompue par un orifice, et les phases étant soutirées à l'extrémité de chaque chambre de décantation et étant envoyées respectivement à un autre étage voisin pour obtenir le contre-courant. Par le brevet de la République Fédérale d'Alle- magne 36 15 137, on connaît un mélangeur-décanteur tu- bulaire à plusieurs étages qui est sûr géométriquement, du point de vue de la criticité, tout en permettant de grands débits. Des processus de mélange et de décanta- tion définis sont rendus possibles par la structure de ce mélangeurdécanteur tubulaire. Ce mélangeur-décanteur tubulaire permet une bonne extraction. L'invention vise à utiliser ce mélangeur-décan- teur tubulaire mis en oeuvre jusqu'ici avec beaucoup de succès pour l'extraction, également pour d'autres pro- cessus de séparation dans le retraitement de matières combustibles nucléaires irradiées. On cherche notamment à séparer l'une de l'autre les matières utiles de va- leur que sont l'uranium et le plutonium. Ce problème est résolu, suivant l'invention, par le fait que l'enveloppe d'un ou de plusieurs éta- ges du mélangeur-décanteur tubulaire est montéeen ca- thode et en ce que des anodes introduites par rehaut sont disposées dans la région de la chambre de décantation. Grâce à l'agencement suivant l'invention, le mélangeur-décanteur tubulaire joue un double rôle. Le procédé électrolytique est lié à une séparation ex- tractive. La chambre de décantation est utilisée, en même temps, comme chambre d'électrolyse. L'électrolyse s'est avérée avantageuse pour la séparation de Pu/U (demande de brevet publiée en Répu- blique Fédérale d'Allemagne sous le No 21 49 089). Avantageusement, des tôles supplémentaires for- mant cathodes sont disposées dans la direction de pas- sage du courant, dans la chambre de décantation. Grâce à cet agencement, on peut avoir de grands débits, car la surface active de l'électrode est plus grande. Suivant un autre mode de réalisation avantageux, un conduit traversant la paroi entre la chambre de mé- lange et la chambre de décantation est prévu pour le recyclage de l'une des phases de la chambre de décanta- tion, le dispositif de brassage débouche dans la cham- bre de mélange au-dessus de l'extrémité du conduit et crée, par sa constitution, lorsqu'il tourne,une aspiration sur le conduit. Grâce à ce conduit de recyclage et au retour d'une phase, on augmente le rendement de réac- tion. On décrit dans ce qui suit, d'une manière plus précise, un exemple de réalisation de l'invention, au moyen d'un dessin schématique qui ne représente qu'un étage du mélangeur-décanteur tubulaire. L'étage représenté est constitué de deux tron- çons tubulaires 23 et 25,fixés l'un à l'autre par un joint à bride 21. Le tronçon tubulaire 23 le plus long forme la chambre de décantation 27, le tronçon tubulai- re 25 le plus court constitue la chambre de mélange 29. La chambre de mélange 29 et la chambre de décantation 27 sont séparées l'une de l'autre par une paroi 31 ver- ticale qui est interrompue par un orifice de passage 35 recouvert par un diaphragme. La chambre de mélange et la chambre de décanta- tion 29, 27 communiquenten outre, par un conduit 37 passant à travers la paroi 31 verticale. Dans la chambre de mélange 29 est monté un dispositif de brassage 39 avec son dispositif d'entraînement 41. La phase organique, dans laquelle se trouvent les matières de valeur, pénètre dans la chambre de mé- lange 29 par un raccord tubulaire 45. La phase organi- que est soutirée à l'extrémité de la chambre de décan- tation 27 par un conduit 47 à l'autre extrémité et est envoyée à l'extérieur de l'étage, à la chambre de mé- lange d'un étage suivant, de la même façon. La phase organique parcourt les étages du mélangeur-décanteur tubulaire dans ce sens et est soutirée à l'extrémité du dernier étage par unraccord tubulaire. La phase aqueuse est amenée à la chambre de mé- lange 29, par un conduit 49, et est soutirée, à l'extré- mité de la chambre de décantation 27, par un conduit 51 et envoyée à l'extérieur de l'étage à la chambre de mélange de l'étage voisin. La phase aqueuse parcourt le mélangeur décanteur-tubulaire dans ce sens, à contre- courant de la phase organique. Dans la chambre de décantation 27 sont montées, dans la direction du courant, des tôles verticales formant cathode 53. L'enveloppe 55 du mélangeur-dé- canteur tubulaire est en outre montée en cathode. L'en- veloppe 55 est munie, dans la région de la chambre de décantation 27, d'une ouverture 57 oblongue,sur le re- bord 59 de laquelle repose, avec interposition d'un isolant 61, un paquet d'anodes 63,dont les tôles d'ano- des viennent se situer entre les tôles verticales formant cathodes 53. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. s15 On cherche à effectuer, avec ce dispositif, une réduction électrolytique de l'uranium et du pluta- nium pour une séparation en continu. L'uranium et le plutonium se trouvent en commun dans la phase organique qui contient les matières de valeur. L'uranium-VI doit être réduit partiellement en uranium-IV et le plutonium- IV en plutonium-III. Ceci s'effectue par la réaction électrochimique dans la chambre de décantation 27, en raison de la tension appliquée entre les électrodes. La phase organique qui sort contient l'uranium tétravalent et l'uranium hexavalent. La phase aqueuse qui sort contient le plutonium trivalent qui, à cet état de valence, n'est plus soluble dans la phase orga- nique. La séparation des deux matières de valeur s'ef- fectue dans le mélangeur-décanteur tubulaire électroly- tiquement, dans plusieurs étages. Si l'on doit recycler la phase aqueuse décantée pour améliorer le rendement de la réaction, on retourne cette phase par le conduit 37, de section transversale adaptée, de la chambre de décantation 37 directement sous le dispositif de brassage 39 à la chambre de mélange 29. Il est ainsi possible de déterminer la quan- tité de phases aqueuses recyclées par la vitesse de ro- tation du dispositif de brassage et par la section transversale du conduit. Le rapport des phases dans le mélangeur-décanteur tubulaire peut ainsi être maintenu proche de l'unité, indépendamment du rapport externe des phases qui a été choisi. REVENDICATIONS 1. Mélangeur-décanteur tubulaire à plusieurs étages, destiné à être mis en oeuvre dans l'extraction liquide-liquide à contre-courant, comprenant des tron- çons tubulaires disposés parallèlement à distance les uns à côté des autres dans un plan horizontal, et com- portant chacun une chambre de décantation, et un dispo- sitif de brassage tournant monté verticalement dans cha- cune des chambres de mélange, chacune de celles-ci, ali- gnée avec la chambre décantation tubulaire qui lui cor- respond, constituant un étage d'extraction, dans lequel les arrivées des deux phases à mélanger débouchent dans la chambre de mélange et la chambre de mélange et la chambre de décantation sont séparées l'une de l'autre par une paroi verticale interrompue par un orifice, et les phases étant soutirées à l'extrémité de chaque chambre de décantation et étant envoyées respective- ment à un autre étage voisin pour obtenir le contre- courant, caractérisé en ce que, l'enveloppe (55) d'un ou de plusieurs étages du mélangeur-décanteur tubulaire est montée en cathode, et en ce que, dans la région de la chambre de décanta- tion (27), sont disposées des. anodes (63) introduites par le haut. 2. Mélangeur-décanteur tubulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, des tôles supplémentaires formant cathodes (53) sont disposées dans la direction de passage du courant, dans la chambre de décantation (27). 3. Mélangeur-décanteur tubulaire suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, un conduit (37) traversant la paroi (31) entre la chambre de mélange (29) et la chambre de décantation (27) est prévu pour le recyclage de l'une des phases de la chambre de décantation (27), le dispositif de brassage (39) débou- che dans la chambre de mélange (29) au-dessus de l'ex- trémité du conduit (37) et crée, par sa constitution, lorsqu'il tourne, une aspiration sur le conduit (37).