Brevet FR2620533A1 — publié le 19890317

océdé et dispositif de détection du remplissage d'une essoreuse clarification d'installations nucléaires. invention concerne un procédé de détection du remplissage et/ou la charge du tambour d'une essoreuse de clarification alimen- e en fluides radioactifs d'installations nucléaires, ainsi que recherche de la combustion nucléaire d'éléments combustibles, l'utilisation du procédé pour la mesure de la combustion nu- éaire d'éléments combustibles, ainsi qu'un dispositif pour la mi- en oeuvre de ce procédé. - connrait, par le brevet DE-OS 3522126, un dispositif de traite- nt d'eaux résiduaires radioactives provenant d'installations nu- cléaires, dans lequel les eaux résiduaires sont traitées dans une essoreuse à filtre de clarification qui est surveillée contre la surcharge par une sonde de mesure de niveau fonctionnant sans con- tact. Par le brevet DE-PS 3241624, on connait un procédé et un disposi- tif de détermination de la charge en solides du tambour d'une esso- reuse. Le tambour d'essoreuse et un corps additionnel relié au tam- bour sont mis en oscillation propre, et on mesure ensuite la fré- quence des oscillations propres dépendant de la charge en solides ou une grandeur dérivable de la fréquence. Le brevet DE-OS 2552568 concerne un dispositif de signalisation du remplissage de volume de boue maximal admissible du tambour rota- tif d'un séparateur. La position de la frontière de phases entre les milieux à séparer dans le tambour de séparateur est détectée par des barrages photoélectriques. Le brevet DE-OS 3301113 concerne un procédé et un dispositif de sé- paration de milieux. La frontière de phases des milieux à séparer est détectée dans une zone de transition avec plusieurs zones d'a- nalyse à l'aide de plusieurs rayonnements d'interrogation qui peu- vent être par exemple des rayonnements lumineux. Le brevet DE-OS 3622886 concerne une essoreuse pour séparer des so- lides d'avec des fluides, par exemple de produits de fission de combustible nucléaire dissous. La-quantité de s3lides est détec- tée à l'aide d'une installation à boite dyrnamométrique qui permet le peser le tambour de l'essoreuse et son contenu pendant le fonc- ionnement. [l est déjà connu de calculer la combustion nucléaire d'éléments Combustibles à partir du spectre gamma de produits de fission, en Lmenant un élément combustible à analyser dans une chambre de mesu- re protégée par écran de plomb, en l'y serrant à ses extrémités ians un dispositif de positionnement, et en le faisant passer pas- i-pas devant un collimateur à plomb et un détecteur ("Mesure de la Combustion nucléaire par expérimentation de puissance nulle par samma-spectrographie" de J. Knot et Autres, "Atomkernenergie", 13è- re année (1980>, pages 67 à 71). Dans le cas de ce procédé connu, in inconvénient réside en ce que la mesure de combustion nucléai- -e peut être.faussée parla géométrie spéciale de l'élément combus- ible. De plus, ce type de mesure de la combustion nucléaire est. Lié à une dépense relativement élevée. Za présente invention a pour but de fournir un nouveau procédé de iétection du remplissage et/ou de la charge du tambour d'une esso- -euse de clarification alimentée en fluides radioactifs ainsi que Dour la mesure -de la combustion nucléaire d'éléments combustibles lui puisse être mis en oeuvre avec une faible dépense; elle doit 1galement fournir un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procé- lé. ?e but est atteint grâce au fait qu'on mesure spectroscopiquement Le rayonnement gamma des fluides et/ou des solides contenus de- lans et on évalue quantitativement le spectre gamma pour un ou plu- sieurs nuclides pour la détection de la quantité respective de rem- plissage et/ou de charge. Une utilisation particulière du procédé, par laquelle la combustion nucléaire d'éléments combustibles peut être détectée, fait également partie de l'invention, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Grâce au procédé selon l'invention, on peut détecter le remplissa- ge et/ou la charge sans contact dans l'essoreuse, ce qui est très avantageux sur le plan technique de procédé et du point de vue sé- curité. La mesure de l'activité gamma peut être effectuée à l'ai- de d'un spectromètre gamma du commerce. Le procédé est suffisam- ment précis. Le procédé peut également être utilisé avantageusement pour la dé- tection de la combustion d'éléments combustibles et à d'autres for- mes de mise en oeuvre. Celà permet par exemple un contrôle des don- nées d'exploitation correspondantes. Des géométries spéciales de l'élément combustible ne peuvent pas fausser la mesure de combus- tion nucléaire. Il est particulièrement avantageux que la mesure de la combustion nucléaire puisse être effectuée lors du nouveau retraitement du combustible d'éléments combustibles brûlés au moyen d'une opération de clarification de la solution de combusti- ble au moyen d'une essoreuse de clarification. On peut renoncer à des dispositifs supplémentaires pour le traitement de crayons com- bustibles. Le dispositif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé est robus- e et peu sensible aux dérangements. autres formes avantageuses et utiles de la solution du but con- orme à l'invention sont caractérisées dans la description uivante. invention va être décrite ci-après plus en détail en référence Lu dessin annexé dans lequel: La figure 1 représente schématiquement un dispositif pour la détection du remplissage et/ou de la charge d'un tambour d'essoreuse de clarification alimentée en flui- des radioactifs d'installations nucléaires ainsi que pour la détection de la combustion nucléaire d'éléments combustibles en utilisant l'essoreuse de clarification alimentée en fluides radioactifs d'installations nucléai- res, et la figure 2 est un diagramme représentant la va- riation d'activité en fonction du temps et de l'état de remplissage et/ou de charge de l'essoreuse de clarifica- tion. La figure 1 représente en coupe une essoreuse de clarification 2 ivec un carter 4 et un tambour 6 qui est entrainé par un tambour 8. Le tambour présente sur sa face supérieure une rainure annulaire qui communique avec la cavité 14 du tambour par des perçages 12 lirigés vers l'extérieur. In tube d'alimentation 15 pour les eaux résiduaires radioactives s'élève à l'intérieur de la rainure annulaire 10. Unre dérivation 16 est prévue pour la fraction de fluide clarifiée du fluide radioactif amené. Une fraction solide formant un gâteau 24 décalée sur la paroi inté- rieure du tambour est rincée avec de l'eau par une lance 20 équi- pée de pulvérisateurs 18 et sort du carter 4 vers le bas avec l'eau de rinçage par une tubulure de sortie 22. Par le rinçage du solide seédimenté, la vitesse de rotation du tambour est fortement réduite, la plus grande fraction du fluide se trouvant dans le tam- bour se trouvant encore dans un conduit récepteur eL pouvant s'é- couler par la dérivation 16. Dans la région du tambour est disposé un détecteur 26 d'un spectro- mètre gamma qui est relié à une unité d'exploitation 30, avanLageu- sement ce qu'il est convenu d'appeler un calculateur intelligent, pour la détection des quantités de fluide amenées (charge Lotale) ainsi que de la quantité de la fraction solide sédimentée et/ou de la fraction fluide absorbée des raies gammula. Le détecteur se trouve, comme il est connu en soi, derrière un col- limateur à plomb et est monté avantageusement mobile le long du Lambour sur un bâtLi 34 ou similaixre (voir flèche 36). On peut éga- lemient prévoit plusieurs détecteurs qui sont avantageusementL dispo- sés les uns au-dessus des autres le long du tambour et qui peu- vent en oultre être montés mobiles (non représentés). Le fluide radioactif amené contient entre autres comme fraction so- lide du césium-137/134, du cérium-144 et du rhodium-106 qui se transforme en ruthénium-106. La composition du fluide ainsi que les quantités relatives des composants sont connues. Lors du char- gement de la centrifugeuse de clarification, on peut donc détec- ter la quantité de fluide amenée, par mesure et interprétation des raies gamma Cs à l'aide du spectromètre 28 et de l'unité d'exploi- tation 30. Aussitôt que le solide sédimente, la raie gamma-rhodium-106 augmen- te dans le spectre gamma. Du fait que la fraction solide est cons- tituée à environ 40% de rhodium-106, on peut ainsi détecter par in- terprétation des raies gamma la quantité de rhodium-106 sédimenté et ensuite, à partie de celle-ci, la quantité de solide sédimenté. On interprète alors, de manière connue, les raies gamma respecti- ves en ce qui concerne la hauteur de pointe et la largeur de poin- te pour déterminer les quantités de nuclides respectives. Par un chargement continu de l'essoreuse en fluide radioactif et extraction de la fraction clarifiée par la dérivation 16, le cé- sium (Cs) est extrait en même temps. Les raies gamma-Cs devien- nent alors relativement plus petites pour une sédimentation crois- sante de la fraction solide, tandis que les raies gamma du rho- dium (Rh) augmentent du fait de la croissance du gâteau solide 24. Au lieu du césium et/ou du rhodium, on peut également évaluer spec- troscopiquement de manière correspondante d'autres nuclides pré- sents dans le fluide radioactif. La figure 2 représente la variation d'une mesure de remplissage/ charge du tambour d'essoreuse. Les valeurs et paramètres de mesu- re peuvent être tirés de la figure 2. Tout d'abord, l'activité aug- mente rapidement en correspondance de la quantité amenée de flui- de radioactif jusqu'au remplissage complet du tambour (courbe A). Le césium-137/134 et le cérium-144 ne sédimentent pas. Par une me- sure continue, par exemple du spectre gamma du césium, on peut de ce fait en déduire la quantité de fluide amenée. Le rhodium-106 sédimente. On détecte que l'activité totale augmen- te par le gâteau de sédimentation qui se forme (courbe B) tandis que la portion d'activité de la fraction fluide reste pratique- ment constante et diminue seulement faiblement, et en fait d'envi- ron 5% pour la charge maximale (sur le dessin, après un temps de clarification d'environ 6 heures). Lorsque, après achèvement de l'opération de clarification, on sou- tire le fluide, l'activité diminue en correspondance - voir cour- be C. La courbe D représente la chute rapide de l'activité au cours de la phase de rinçage suivante dans laquelle le gâteau sédimenté est rincé et évacué du tambour. Le procédé qui vient d'être décrit et le dispositif précédent con- viennent pour la détection de la combustion nucléaire d'élémnients combustibles. Pour détecter la combustion nucléaire, on relève, au cours de la phase initiale d'alimentation ou de remplissage (courbe A du dia- gramme de la figure 2), le spectre gamma du césium et/ou du cé- rium à l'aide du spectromètre 28. Le calculateur intelligent 30 calcule. ensuite les hauteurs de pointe et les largeurs de pointe à partir des raies gamma du spectre gamma et détecte à partir de ces grandeurs, de manière connue en soi, la combustion nucléaire. REVENDICATIONS 1. Procédé de déLectiorn du remplissage eL/ou de la charge du tam- bour d'une essoreuse de clarification alimentée en fluides radioa-. tifs d'irnstallaLionrs nucléaires, caractérisé en ce que qu'on mesure spectroscopiquemenL le rayonne- ment gamma des fluides et/ou des solides conLenus dedans eL on ea- lue quanLiLaLivenienrL le specLre gamma pour un ou plusieur's nucli- des pour la détection de la quantitLé respective de remplissage et/ou de charge. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'orn mesure, de manière connue en soi, la hau- teur de pointe eL la largeur de pointe des raies gamma, et on dé- Lermine à partir de ces grandeurs la quantité de nuclide ou de nu- clides, eL qu'on dLétecte, à partir de 1l quantité ou des quanti- tés de nuclides détectées, la quanLité totale de charge eL/ou la quantiLté de fraction solide et/ou la quantité de fracLion fluide. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 eL 2, caractérisé en ce que, pour détecter la quantité de remplissage tL- tale, on évalue la raie gamma du césium-137/134 dissous dans le fluide radioactif. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 eL 2, caracLtérisé eni ce que, pour déLecLer la fracLion solide, on éva- lue la raie gamlna du rhodiumn-106 qui se forme par le ruLlihénlun-1C. contenu danrs la fractLion solide du fluide. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on évalue simultanément les raies gamma du cé- sium-137/134 et du rhodium-106. 6. Utilisation du procédé selon l'une des revendications précéden- tes pour mesurer la combustion nucléaire d'éléments combustibles, caractérisée en ce qu'on mesure spectroscopiquement le rayonne- ment gamma des fluides et/ou des solides contenus dedans pendant la phase de remplissage dans une phase de mesure située entre le début du remplissage et le début d'une sédimentation, et qu'on in- terprète le spectre gamma obtenu pour détecter la combustion nu- cléaire. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on mesure le spectre gamma du césium et/ou du cérium. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'on mesure, de manière connue en soi, la hau- teur de pointe et la largeur de pointe des raies gamma et on détec- te à partir de ces grandeurs, de manière connue en soi, la combus- tion nucléaire. 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des re- vendications précédentes, avec une essoreuse de clarification pour le traitement de fluides radioactifs d'installations nucléaires, caractérisé en ce qu'il comprend: - un spectromètre gamma (28) dont le détecteur (26) est dispo- sé à hauteur du tambour (6) de l'essoreuse de clarification (2) pour détecter le rayonnement gamma, et - une installation d'exploitation (30) pour détecter la hau- teur de pointe et la largeur de pointe des raies des spectres gamma de nuclides des eaux résiduaires particuliers prédétermi- nés et/ou pour déterminer la quantité de charge à partir des va- leurs de hauteur et de largeur détectées, ainsi que pour détec- ter la combustion nucléaire d'éléments combustibles. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le détecteur (26) est monté mobile le long du tambour (6). 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que plusieurs détecteurs sont disposés le long du tambour (6).