Brevet FR2629625A1 — publié le 19891006

PROCEDE ET APPAREIL POUR ATTENUER LA DIFFUSION DE GAZ A TRAVERS UNE STRUCTURE La présente invention est relative à un procédé et un appareil pour atténuer la diffusion du radon gazeux et des produits de décroissance radioactive à travers une structure, et plus particulièrement pour revêtir de mousse les surfaces d'une structure afin de former une enveloppe continue grâce à laquelle la diffusion du radon gazeux et des produits de décroissance radioactive est retardée. Le fait de retarder la diffusion de gaz à travers une structure est souhaitable du point de vue de l'environne- ment, de la santé et de la sûreté. Un gaz couramment évoqué et étudié estle radon, que l'on peut trouver dans le sol environnant les fondations des habitations et dans les silos de stockage de résidus ou les puits à déchets exis- tant dans les installations de traitement du minerai d'uranium. Les silos de stockage sont généralement des ensembles artificiels et sont abordés plus longuement ci- après. Les puits à déchets sont généralement des cavités existantes du sol, souvent les mines d'o est extrait le minerai d'uranium. Les déchets sont renvoyés par pompage dans la mine et un bouchon d'argile ou de béton, d'environ 1,50 mètre (5 pieds) d'épaisseur est mis en place sur les ouvertures. Il importe, pour des raisons de santé et de soreté, d'empêcher le radon de diffuser jusque dans les habitations. Ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique comprendront qu'une exposition au radon supérieure à cer- tains niveaux aggrave les risques de cancers des poumons dans la population. Au niveau des installations industrielles, il importe d'atténuer la diffusion du radon à travers les silos de stockage de résidus ou les puits à déchets et jusque dans l'atmosphère. Une fois en suspension dans l'air, le radon se disperse et se désintègre sur une distance de quelques kilomètres depuis le silo ou le puits. Puisque le radon se disperse, la concentration du radon ne peut pas être détectée au-dessus de la concentration de fond, à savoir la concentra- tion du radon présent naturellement. 1l risque d'être impossible de déterminer si la concentration du radon est due à l'installation de stockage de résidus ou au radon présent naturellement. Les personnes résidant dans un rayon de quelques kilomètres autour du silo ou du puits pourraient être exposées à de fortes concentrations de radon, ce qui poserait des problèmes pour l'environnement, la santé et la sûreté. Les procédés classiques pour empêcher la diffusion du radon gazeux à travers un silo de stockage jusque dans l'atmosphère implique l'enrobage du silo avec de l'argile ou autre matière analogue, voir avec du béton. Cependant, l'épaisseur requise de la couche d'argile ou de béton pour empêcher la diffusion du radon peut dans la plupart des cas dépasser un mètre (plusieurs pieds), ce qui peut être prohibitif d'un point de vue économique. En outre, l'utili- sation d'argile ou de béton risque de nécessiter la cons- truction d'un silo qui soit plus petit que souhaité à cause de considérations structurelles dans la formation des couches d'argile ou de béton. Si on souhaite un silo plus grand, une structure de support peut être nécessaire pour empêcher le silo de s'effondrer sous le poids supplémen- taire de la couche d'argile ou de béton. L'épaisseur de la couche d'argile ou de béton pour atténuer la diffusion du radon gazeux risque de rendre impossible la formation d'une enveloppe continue d'argile ou de béton à la surface du silo. La présence éventuelle de fissures ou de vides dans la couche d'argile ou de béton amoindrit l'efficacité de l'atténuation de la diffusion du radon. Si on souhaite empêcher le radon gazeux d'entrer dans le sous-sol d'une maison ou autre structure similaire, un revêtement supplémentaire de béton ou d'argile sur les murs et le sol risque de n'être ni réalisable ni économiquement viable. Si on a utilisé de l'argile ou du béton pour enduire les murs et le plancher du sous-sol, l'espace vital utilisable est fortement réduit. Creuser autour des fondations d'une maison ou d'un bâtiment pour mettre en place une épaisse couche de béton ou d'argile entre le sol et les fondations risque d'être économiquement prohibitif. Par ailleurs, il est impossible de mettre du béton ou de l'argile sous la dalle de support en béton des fondations sans provoquer de dommages structurels à la dalle ou à la construction. L'invention vise par conséquent à réaliser un procédé pour revêtir les surfaces d'un silo ou d'un bâtiment pour empêcher la diffusion du radon gazeux à travers ces struc- tures. Un autre objectif est que l'enveloppe obtenue ait un bon rapport coût-efficacité, comble tous les vides et fissures des surfaces, réalise une enveloppe continue cou- vrant les surfaces de la structure, et s'applique facile- ment sur les surfaces de la structure. La présente invention réalise un procédé et un appareil pour atténuer la diffusion du radon gazeux et des produits de décroissance radioactive à travers une structure. Un revêtement est appliqué sur la surface de la structure, en formant une enveloppe continue du revêtement sur les surfaces. L'enveloppe atténue la diffusion du gaz à travers la structure en retenant sensiblement la totalité du gaz dans l'enveloppe. De préférence, l'enveloppe est une mousse de polyuréthane rigide ayant une structure rigide à cel- lules fermées. L'invention a les avantages d'être facile à appliquer, comble la totalité des fissures et des vides de la surface, en réalisant de ce fait une enveloppe continue et présente un bon rapport coût-efficacité. L'invention sera mieux comprise en référence à la description ci-après de la forme préférée, nullement limitative, de réalisation de celle ci, et en regard du dessin annexé, sur lequel: la Figure représente une vue en coupe transversale de l'enveloppe en place sur le mur et le plancher d'une struc- ture, construite selon une forme de réalisation de l'in- vention. La Figure représente une vue partielle, en coupe transversale, de la pièce 10. Le plancher 12 en béton et le mur 14 en béton forment les surfaces de la pièce 10. Ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique com- prendront que le plancher 12 en béton et le mur 14 en béton peuvent être en briques et en motier ou en n'importe quel autre matériau de construction similaire. Des éléments 16 et 18 d'ossature, couramment en bois ou en métal, sont fixés solidement, respectivement au mur 14 en béton et au plancher 12 en béton, à l'aide de diverses pièces de fixa- tion telles que des clous, des vis et des boulons. Un habillage 20 peut être monté sur les éléments d'ossature 16 et 18 une fois que les éléments d'ossature sont soli- dement fixés au plancher et au mur. L'habillage 20 peut être en panneaux de bois ou en plaques de plâtre, couram- ment appelé mur en maçonnerie sèche. Le mur en maçonnerie sèche peut être revêtu de peinture ou de papier mural pour réaliser une ambiance plus vivable. Ceux qui ont une con- naissance ordinaire de la technique peuvent également com- prendre que le sous-sol d'une maison peut être simplement constitué d'un mur 14 en béton et d'un plancher 12 en béton, ce qu'on appelle ordinairement un "sous-sol non fini". L'enveloppe 22 couvre entièrement le plancher 12 en béton et l'habillage 20. On comprendra que si les éléments d'os- sature 16 et 18 et l'habillage 20 n'étaient pas presents, l'enveloppe 22 couvrirait le mur 14 en béton et le plancher 12 en béton. Le revêtement qui forme l'enveloppe 22 est pulvérisé sur les surfaces afin de former l'enveloppe. De préférence, le revêtement est en mousse de polyuréthane rigide, ayant une structure rigide à cellules fermées. La mousse est autocollante et a d'excellentes propriétés d'isolation. L'opération de pulvérisation de la mousse bouche tous les vides ou fissures éventuelles de la surface. Avant de former l'enveloppe 22, il est conseillé que les surfaces sur lesquelles sera appliqué le revêtement soient nettoyées pour en éliminer les salissures et tous corps étrangers. Si les salissures ou corps étrangers ne sont pas éliminés, il pourrait en résulter des imperfections de l'enveloppe 22 formée, ce qui romprait la continuité de l'enveloppe. Ces imperfections pourraient empêcher la for- mation d'une enveloppe continue, ce qui nécessiterait l'ap- plication d'un raccord à l'endroit des imperfections ou l'enlèvement de l'enveloppe et une nouvelle enduction des surfaces. Ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique se rappelleront que la mousse de polyuréthane est un sys- tème de revêtement à deux constituants. Ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique noteront également que le matériel nécessaire pour appliquer un système de revêtement à deux constituants est commercialisé par plu- sieurs fabricants. Parmi ces fabricants figure Foam Enterprises Research, dont le siège est à Minneapolis, dans le Minnesota. Les deux constituants qui composent le système de re- vêtement, généralement un polyol et un diisocyanate, sont extraits par pompage de leurs récipients respectifs pour passer via des tuyaux souples jusque dans un pistolet de pulvérisation. Les constituants sont mélangés dans le pistolet de pulvérisation et sont projetés à l'aide d'un agent d'insufflation jusque sur les surfaces à enduire. De préférence, l'agent d'insufflation est un fluorocarbone, par exemple du trichloromonofluorométhane. L'opérateur appliquant le revêtement peut régler l'épaisseur du revê- tement en réglant les débits des constituants et en réglant la distance entre le pistolet de pulvérisation et la surface à enduire. Les constituants réagissent au moment o ils se mélangent; mais le revêtement atteint la surface avant la formation de la mousse. La mousse formée a une structure rigide et stable. La pulvérisation des constituants permet la formation d'une enveloppe continué. L'enveloppe peut aussi être formée en versant les constituants sur la surface à enduire. Les constituants sont d'abord mélangés l'un avec l'autre à l'aide d'un agent d'insufflation, puis ils sont versés sur la surface à enduire. Il se forme également une enveloppe continue. Sur la Figure, l'enveloppe 22 est continue, et aucun joint n'est présent dans l'enveloppe 22 o l'habillage 20 bute contre le plancher 12. De préférence, la masse volumique de la mousse est de 40 à 56 kilogammes /m3 (2,5 à 3,5 livres/pied-cube). La masse volumique de la mousse peut être déterminée en réglant le débit des constituants et la pression de l'agent d'insufflation. La mousse peut aussi êtreappliquée dans l'espace entre le mur 14 et l'habillage 20 délimité par les éléments d'os- sature 16 et 18 si, pour des raisons esthétiques, on sou- haite ne pas couvrir de mousse l'habillage 20. L'opérateur peut percer un trou à travers l'habillage 20 en veillant à ne pas percer dans l'élément d'ossature 16 ou 18. A l'aide du procédé de pulvérisation décrit plus haut, l'embout du pistolet de pulvérisation est introduit dans le trou et le revêtement est pulvérisé sur la face interne de la paroi 14. Bien que la plus grande partie de la surface intérieure de la paroi 14 soit couverte, la zone de la paroi 14 o butent les éléments d'ossature 16 et 18 a tendance à ne pas être couverte par la mousse. Le plancher 12 doit être revêtu séparément de la surface intérieure de -la paroi 14. Il est également possible d'appliquer le revêtement en com mençant par mélanger les constituants l'un avec l'autre et verser le revêtement par le trou. A mesure que le revêtement réagit et forme la mousse, il augmente de volume et remplit l'espace. Une enveloppe continue ne peut pas être formée en pulvérisant ou en versant la mousse à travers le trou, ce qui a pour conséquence une atténuation incomplète de la diffusion du radon gazeux en comparaison d'une enveloppe continue directement mise en place sur l'habillage 20 et sur le plancher 12, à savoir l'enveloppe 22. La moussé de polyuréthane préférée est vendue sous l'appellation commerciale LIG2-B, disponible auprès de Foam Enterprises Research de Minneapolis, dans le Minnesota. MG2-B est un système isocyanate-polyéther et polyester triol. La mousse de polyuréthane produite est une struc- ture rigide à cellules fermées. Les avantages de l'utili- sation d'une mousse qui forme des cellules fermées sont la résistance à la compression, une adhérence et une isolation thermique excellentes (faible vitesse de transmission de chaleur). Puisque la mousse à cellules fermées résiste à la compression, il est possible de marcher directement sur un plancher enduit de ladite mousse sans endommager la mousse. Si on le souhaite, une surface formant couvre-sol, par exemple du carrelage ou un tapis, peut être appliquée directement sur la surface exposée de la mousse afin de réaliser une surface de marche esthétique et confortable. En outre, des habillages de murs tels que des papiers muraux ou des boiseries peuvent être montés directement sur la mousse couvrant les murs. Si on souhaite une surface peinte, il peut être nécessaire de mettre en place une sous-couche à surface lisse au-dessus de la surface de la mousse afin d'obtenir une surface lisse convenant pour la peinture. La structure à cellules fermées sert à atténuer la diffusion du radon gazeux. Le radon diffuse à travers le mur, le plancher ou autre partie de la structure. En ar- rivant au contact de la mousse, le radon diffuse jusque dans les cellules fermées de la mousse et, par diffusion entre dans les cellules fermées de la mousse et en sort. En raison du faible coefficient de vitesse de diffusion dans la masse de la mousse, comme évoqué plus bas, il faut beaucoup de temps au gaz pour diffuser d'une cellule à une autre. Puisqu'il faut beaucoup de temps pour diffuser, le radon se désintègre en produits sans danger avant de pouvoir diffuser à travers l'écran de mousse et entrer dans la structure particulière ou en sortir. Le radon, à demi-vie d'environ 3,82 jours, se désintègre pour former une parti- cule solide de Pb210, qui se désintègre de nouveau en plomb à l'état d'élément (Pb). Ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique comprendront le mécanisme par lequel le radon se désintègre en plomb élémentaire. Les dimensions des particules solides sont d'ordre moléculaire et celles-ci ne bouchent pas les cellules de la mousse. Bien que les indications ci-dessus concernent l'atténua- tion de la diffusion du radon à travers le plancher et les murs d'un sous sol d'habitation, elles peuvent s'appliquer tout autant aux silos de stockage ou aux puits à déchets contenant des résidus provenant d'installations de trai- tement du minerai d'uranium. Ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique comprendront que l'épaisseur de mousse nécessaire dans un silo de stockage ou un puits à déchets sera supérieure à celle requise pour une habitation, car la quantité de radon est généralement bien plus grande dans un silo de stockage ou un puits à déchets que dans le sol environnant une habitation. Comme évoqué plus haut, un silo ou un puits à déchets peut être utilisé pour stocker les déchets résiduels. Un silo de stockage est globalement cylindrique, en béton à armure en acier et a un élément de fermeture en dôme, 6ga- lement en béton à armure en acier. Un silo typique a un diamètre de 24,4 mètres (80 pieds) et une hauteur d'environ 8,3 mètres (27 pieds). La partie cylindrique du silo est habituellement entourée d'un remblai de glaise laissant le dôme de béton au-dessus du sol et découvert. Généralement, les silos sont conçus pour être remplis d'une boue d'oxyde métallique contenant des résidus radioactifs. Les résidus se déposent au fond du silo et l'eau est décantée pour être réutilisée dans la production de nouvelles boues. Comme le dôme du silo est au-dessus du sol, il est soumis aux effets de vieillissement exercés par le soleil, le vent, la pluie et autres phénomènes météorologiques. Le dôme de béton est sujet à des fissurations ou des ruptures du fait de son exposition aux éléments de vieillissement. Toute fissure ou rupture du dôme risque de provoquer un dégagement d'une grande quantité de gaz radioactif dans l'atmosphère. Ainsi, l'utilisation de mousse, pulvérisée sur la surface interne du dôme doit atténuer la diffusion du gaz même si le dôme est fissuré. Si le dôme venait à se rompre entièrement, la mousse serait assez résistante pour maintenir l'étanchéité du silo jusqu'à ce qu'une équipe d'urgence arrive pour empêcher les fuites et con- finer les résidus radioactifs et réparer convenablement le silo. Le revêtement de la surface intérieure du dôme avec de la mousse met en jeu un procédé semblable à celui indiqué plus haut à propos du revêtement du plancher et des murs d'un sous-sol. Les constituants de la mousse sont transférés d'un camion-citerne de grande capacité, grâce à un double dispositif d'alimentation, a un fourgon de distribution. Le fourgon contient des équipements servant à régler le débit des constituants. Des tuyaux souples sont reliés au fourgon et acheminent les constituants depuis le four- gon jusqu'à un pistolet de pulvérisation portatif. Le dôre du silo a des regards d'accès aux effluents et le pistolet est introduit par les regards d'accès de façon à pouvoir accéder à la surface interne du dôme. Les constituants sont mélangés au niveau du pistolet de pulvérisation et un agent d'insufflation est utilisé pour insuffler la mousse jusque dans le silo. L'opérateur peut commander le sens de cir- culation de la mousse à l'aide du pistolet de pulvérisation. Des calculs théoriques ont été effectués pour déter- miner si la mousse doit être utilisée pour atténuer la diffusion du radon à travers le dôme d'un silo. Ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique comprendront que des calculs semblables peuvent être faits à propos des murs et du plancher d'une habitation de la manière indiquée plus haut. Des calculs ont été effectués pour deux cas: un silo sans revêtement, et un silo avec revê- tement de mousse. Le flux de radon issu de la source de résidus nue (le silo sans revêtement), JO, est calculé à l'aide de l'équation suivante: Jo = 1 x 104 Ra]pE(tDo/Po)05 1) O L'équation (1) est l'équation (16) définie dans le document de la Nuclear Regulatory Commission des E.U.A. intitulé "Final Generic Environmental Impact Statement on Uranium Milling", NUREG-0706, Volume III, Annexe D, septembre 1980 ("NUREG-0706"). Dans l'équation (1): [Ra = Concentration du Radium-226 dans les résidus solides (pCi/g) p = Masse volumique des résidus solides (g/cm3) E = Puissance d'émanation des résidus (sans dimension) D = Coefficient de diffusion effective dans la masse pour le radon dans les résidus (cm2/sec.) P 0 = Porosité ou fraction de vides dans les résidus solides (sans dimension) t = Constante de décroissance pour le radon-222 (sec-1) La longueur de diffusion des résidus doit être trouvée' avant de pouvoir résoudre (Do/Pot)de l'équation (1). La longueur de diffusion est ainsi définie: L = [Do/Pot)] 30 (2) L'équation (2) est empruntée à T.B. Borak, Report on "Calculation of Radon Emission, Dispersion and Dosimetry from K-65 Storage Tanks at the Feed 4aterials Production Center", Fernald, Ohio, octobre 1985 ("Borak"). Les valeurs 13 suivantes de [iRa, p, E et L sont elles aussi empruntées à Borak: [Ra3 = 2 x 10 pCi/g p = 1,6 g/cm3 E = 0,2 L = 150 cm t, constante de décroissance pour le radon-222, qui peut être trouvée dans plusieurs sources bien connues de ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique, est égaleà2,1 0 égale à 2,1 x 10- 6 s -1. Connaissant t, on peut calculer la valeur de Do/PO0 et donc de J L = (Do/Pot) 0,5 (2) (2) Do/Po = L2t (3) = 4,73 x 10-2/s Connaissant Do/PO, Jo peut être calculé d'après l'équation (1): JO = 2,0 x 10 pCi/m2s Puisque le flux de radon émanant de la source de résidus nue, Jo, est connu, il est possible de déterminer J1' le flux de radon émanant de la surface après atténuation par le revêtement de mousse, à l'aide de l'équation (4): iJ1 Jof Exp(-b1x1) (4) L'équation (4) est définie dans NUREG-0706, o: f = 2/ (1 + Z) + (1 - Z)Exp(-2b1x1) (5) z =P0/PiDo0/P) /(D1/P 1) 0,5 (6) O#?7 b1 = (tP1/D1)' (7) x1 = Epaisseur du matériau de revêtement (cm) P1 = Porosité du matériau de revêtement (sans dimension) D1= Coefficient de diffusion effective dans la masse pour le radon dans la mousse (m2/s) Dans diverses références de la littérature connues de ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique, P1 et D1 sont donnés ainsi: P1= 0,95 D1 = 1 x 10-G cm2/s l x1, prise dans Borak, est de 300 cm. En substituant P1, D1 et t (com0Le indiqué plus haut) dans les équations (5) à 47), b1 et f peuvent être calculées b1 = 1,42 cm1 f = 0,029 Connaissant b1, f et x1, J1 peut être calculé à l'aide de l'équation (4). J1 0 Ainsi, d'après les hypothèses ci-dessus, il ne se produit pas de diffusion de radon à travers la mousse. En raison de la construction générale des dômes, il est très possible que la hauteur de mousse puisse n'être que de 61 cm. On calcule J1 en utilisant x1 = 61 cm dans -1 certains secteurs du dôme. b1 = 1,42 cm 1 Exp(-b1X1) = 2,68 x 38 Exp(-blX1) 2,68 x 10 Comme la valeur de Exp(-b1X1) est approximativement égale à zéro, une épaisseur de mousse de 61 cm atténue sensible- ment la diffusion du radon gazeux depuis le silo. La discussion ci-dessus est une approche théorique pour déterminer si la mousse atténuerait la diffusion du radon à travers le silo. Des expériences en laboratoire ont été menées pour déterminer l'efficacité de la mousse de polyuréthane quant à l'atténuation de la diffusion du radon gazeux afin de valider les calculs théoriques ci- dessus. Pour l'essentiel, des bottes métalliques de char- bon de bois furent placés sur des récipients initialement remplis de diverses quantités de résidus contenant du radium, puis remplis de mousse. L'efficacité de la mousse pour atténuer la diffusion du radon gazeux a été déterminée en comparant l'activité des boites métalliques de charbon de bois exposées aux résidus de radium avec et sans mousse entre les résidus et les boites. Deux essais expérimentaux ont été réalisés. Le premier essai effeétué utilise quatre récipients en matière plastique de 150 millilitres contenant des résidus de radium respectivement de 26, 36, 40 et 45 grammes. Les résidus de radium sont prélevés dans un échantillon de vrai silo réalisé au début des années 1970 au Feed Materials Production Center du Ministère de l'Energie, à Fernald, Ohio. La mousse utilisée dans les expériences est semblable au polyuréthane à cellules fermées proposé et a été obtenue dans une quincaillerie. Afin d'obtenir une référence quant à l'activité de filiation escomptée du radon qui pourrait être absorbée dans les bottes de charbon de bois, une boîte de charbon de bois est fixée par un ruban adhésif sur l'extrémité ouverte de chaque récipient pour échantillons. Les boites de charbon de bois utilisées ont approximative- ment un diamètre de 7 cm et une hauteur de 2,54 cm. L'ou- verture de la boite de charbon de bois est orientée vers les résidus et la botte de charbon de bois est solidement fixée aux récipients par un ruban adhésif. Un espace d'air d'environ 3,&1 cm existe entre la boite de charbon de bois et les résidus. Après 24 heures d'exposition aux résidus, les boites de charbon de bois sont enlevées en vue d'un comptage d'activité bâta/gamma à l'aide d'un ictomètre Ludlem et d'une sonde plate. En outre, une boite de réfé- rence exposée au milieu ambiant du laboratoire est conservée pour déterminer la présence éventuelle de radon.naturel. De la mousse de polyuréthane est ensuite injectée dans les récipients à échantillons et de nouvelles boites de charbon de bois sont fixées à l'aide d'un ruban adhésif sur les récipients à échantillons avant le durcissement de la mousse. Les boites de charbon de bois sont exposées pendant des durées variables aux résidus, puis elles sont retirées et soumises à un comptage d'activité bêta/-gamma. Les résultats de l'essai un sont présentés sur le Table 1 ci-après. Les numéros d'échantillons un à quatre désignent le poids des résidus, respectivement 26, 36, 40 et 45 grammes. La colon- ne mousse porte une indication "oui" si l'échantillon du récipient contient de la mousse, ou "non" s'il n'y a que de l'air entre les résidus et les bottes de charbon de bois. Le temps d'exposition (en heures) des boîtes de charbon de bois est inscrit pour chaque essai. La dernière colonne du Tableau 1 indique l'activité en comptages par minute (CPM), le rayonnement bêta/gamma supérieur au fond et mesuré im- médiatement après que la boite de charbon dé bois a été retirée des récipients. Les boites de charbon de bois font l'objet de plusieurs comptages après le comptage initial pour vérifier que l'activité est due à des produits de filiation du radon et non à une contamination à longue période provenant des résidus. TABLEAU A RESULTATS DE L'ESSAI N 1 SUR L'ATTENUATION DU RADON Echan- Poids des Durée d'exposition CPi! tillon résidus (g) Mousse (heures) (bâta/garma) 1 26 Non 24 1 120 1 26 Oui 66 290 2 36 Non 24 2 280 2 36 Oui 24 50 2 36 Oui 41 210 3 40 Non 24 2 420 3 40 Oui 66 0 4 45 Non 24 2 820 4 45 Oui 19 310 Le second essai réalisé utilise deux récipients en verre de 1 400 millilitres contenant chacun 100 grammes de résidus. Le même procédé que celui décrit plus haut a été suivi, en mesurant l'absorption du radon gazeux par les boites de charbon de bois, sans mousse pour commencer. Il existe cependant plusieurs différences entre le premier essai et le second essai. Après l'exposition initiale de 24 heures des boites de charbon de bois à l'échantillon de grammes de résidus, de la mousse est injectée dans les échantillons et on laisse durcir la mousse avant de placer de nouvelles boites de charbon de bois sur les récipients. La raison pour laquelle on laisse durcir la mousse avant de placer les bottes sur les récipients est que le carbone activé a une nette affinité pour les vapeurs organiques dégagées pendant le durcissement de la mousse et qu'il peut se trouver presque saturé en vapeurs avant qu'ait commencé d'absorption du radon gazeux dans le premier essai. De plus, un espace d'air entre le dessus de la mousse et les boites de charbon de bois est maintenu. Les résultats de l'essai deux sont présentés sur le Tableau 2 ci-après. Les échantillons numéros cinq et six contiennent tous deux 100 grammes de résidus dans un réci- pient en verre de 1 400 millilitres. L'essai initial en l'absence de mousse dans les réci- pients est indiqué par un "Non" dans la colonne mousse du Tableau 2. Letemps d'exposition pour les échantillons cinq et six est identique pour les essais avec et sans mousse. La dernière colonne, les comptages par minute (CPA), est la même que sur le Tableau 1. TABLEAU 2 RESULTATS DE L'ESSAI N 2 SUR L'ATTENUATION DU RADOU Echan- Poids des Durée d'exposition CPM tillon résidus (g) Mousse (heures) (bêta/gamma) 100 Non 24 9 000 100 Oui 240 0 6 100 Non 24 9 500 6 100 Oui 240 0 D'après les données présentées sur les Tableaux 1 et 2, on peut voir que dans tous les exemples l'apport de mousse entre les résidus et les boites de charbon de bois atténue la diffusion du radon gazeux jusque dans la botte. Les échantillons 1, 2 et 4 du Tableau 1 prouvent l'adsorption du radon gazeux sur le charbon de bois avec la mousse en place. On conclut cependant que l'activité dégagée par ces échantillons a été provoquée par des fuites de radon gazeux autour de la mousse ou à travers des fissures, et non par diffusion à travers la mousse. La raison de cette conclu- sion est que les épaisseurs de mousse présente sur le dessus des résidus dans l'essai un variaient entre 2,5 et 3,8 cm, ce qui est l'épaisseur minimale pour pouvoir réaliser une étanchéité dans les récipients de 150 millilitres. On craint par conséquent de ne pas avoir obtenu une étanchéité cer- taine avec les échantillons 1, 2 et 4. Pendant l'essai deux, le récipient est plus grand pour permettre une plus grande épaisseur de mousse. Le poids des résidus est accru lui aussi pour renforcer le flux de radon émanant des résidus. Les résultats de l'essai deux montrent qu'il ne se produit pas de diffusion du radon gazeux à travers une épaisseur moyenne de mousse de 5,6 cm. L'utili- sation d'un récipient en verre dans l'essai deux permet une observation visuelle de l'étanchéité de la mousse, qui apparaît comme étant bonne. Les résultats des essais réalisés montrent qu'une mousse de polyuréthane à cellules fermées, quand elle est rendue correctement étanche, atténue totalement la diffusion du radon gazeux. Le paramètre déterminant, ainsi qu'il ressort des données, est la qualité de l'étanchéité de la mousse située sur les résidus produisant du radon. Cependant, une bonne atténuation est encore réalisée dans les cas o une étanchéité totale n'est pas obtenue. Des mesures du coefficient de diffusion du radon ont été effectuées sur quatre échantillons de matériaux en polyuréthane par Rogers and Associates Engineering Corpo- ration ("RAE") de Salt Lake City, Utah, pour procéder à une vérification indépendante des possibilités d'atténua- tion de la mousse. Les échantillons ont été préparés par Foam Enterprises Research dans ses locaux de Houston, au Texas, en utilisant les supports d'échantillons fournis par RAE, puis ils ont été renvoyés à PRAE. Le support d'échantillon est un tube de chlorure de polyvinyle (PVC) d'environ 15 à 20 cm de lon- gueur et 2,5 cm de diamètre. Un bouchon de 10 cm d'épais- seur de la mousse à tester est placé au milieu du tube de telle sorte que le tube est divisé en deux parties, le bouchon séparant les parties l'une de l'autre. Le tube est introduit dans une chambre de diffusion de radon. Une source de radon est placée dans une partie du tube et un système de détection de radon est placé dans la partie opposée. Des comptages de rayonnement sur un certain laps de temps sont faits et les coefficients de diffusion sont mesurés selon des procédés résumés dans "Technical ApproacL. Document", Ministère de l'Energie des E.U.A., Uranium Mill Tailings Remedial Action Project DOE/UMTRA-050425, mai 1986. RAE est un laboratoire agréé par l'Environmental Protection Agency, comme défini sous le Titre 40 du Code of Federal Regulations, Parties 1 et seg. Les résultats des mesures de coefficients de diffusion apparaissent sur le Tableau 3 ci-dessous: TABLEAU 3 Coefficient de diffusion dans la masse Type d'échantillon (cm2/sec) Mousse élatomère 4,4 x 10 6 (FE7053) Elastomère (FE9039) 380 x 10-6 Miousse souple 740 x 106 (FE7090.05) Mousse rigide (IiG2-B) 4,0 x 10- 6 La mousse de la liste du Tableau 3 cidessus est disponible auprès de Foam Enterprises Research sous les références commerciales qui y sont indiquées. Les calculs relatifs à l'atténuation et au flux de surface du radon ont été effectués à l'aide de RAECOM, un programme informatique décrit par V. C. Rogers, K. K. Nielson et D. R. Kalkwark dans "Radon Attenuation Handbook for Uranium Mill Tailings Cover Designs", NUREG/CR-3533, avril 1984, utilisant les coefficients de diffusion mesurés, des valeurs de référence pour la composition et l'épaisseur des résidus et de leur couverture. Voici les données de base utilisées: Teneur en radium 2 x 105 pCi/g Masse volumique 1,6/cm3 Puissance d'émanation 0,2 Porosité 0,3 La configuration de la couverture et les valeurs de flux de surface calculées déterminées par RAECOM figurent sur le Tableau 4 ci-après: TABLEAU 4 Epaisseur au Epaisseur sur Matériau centre (cm) les bords (cm) Source de résidus de radium 150 150 Mousse élastomère (FE7053) 5 5 Elastomère (FE9039 61 61 Mrousse souple (FE7090.05) 91 183 Mousse rigide (MIG2-B) 213 0 Flux de surface (pCi/m2sec): Centre = 2,4 x 10-8 Bords = 1,6 x 10 3 L'utilisation de mousse pour atténuer la diffusion du radon gazeux (remplissage des espaces vides) est considérée comme une solution possible en remplacement de l'absorption dans une colonne d'eau, l'absorption dans des milieux solides et la régulation de température. Les hypothèses suivantes ont servi à élaborer les solutions possibles précitées: diffusion annuelle du radon-222 à travers le dôme; - dégagements annuels de radon-22 par dilatation du gaz dans le dôme; - incapacité du dôme à contenir une pression importante supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique; - fluctuations de la température de la phase gazeuse du silo semblables aux fluctuations de la température ambiante; - solution temporaire (3 à 5 ans) pour empêcher les émissions de radon, nécessaire jusqu'à l'élaboration et la mise en oeuvre de mesures définitives; - les dômes ont une structure affaiblie par des facteurs liés à l'environnement et ont une capacité limitée à supporter une charge supplémentaire; - les moyens utilisés pour atténuer les émissions de radon doivent pouvoir être supprimés si des mesures définitives l'exigent. L'absorption dans une colonne d'eau est utilisée dans de nombreux cas pour lutter contre les émissions de pol- luants gazeux en permettant aux effluents gazeux de venir au contact de l'eau et d'être absorbés par l'eau. Le succès de l'absorption dans une colonne d'eau dépend de la solubi- lité du radon gazeux dans l'eau en comparaison des autres gaz présents. On estime que le radon gazeux est en effet suffisamment soluble dans l'eau pour permettre de lutter contre son émission à partir des silos. Le système à colonne d'eau doit être constitué par une conduite d'aération aboutissant à une colonne d'eau continuellement en mouvement. Le remplissage de la colonne d'eau est nécessaire afin que l'eau ne se trouve pas saturée par les gaz. L'eau doit ensuite être conservée dans un réservoir jusqu'à ce que l'activité du radon ait décru jusqu'à un niveau acceptable. Après la décroissance du radon, l'eau doit être dégazée et les autres gaz non radioactifs doivent être rejetés dans l'atmosphère. L'eau dégazée doit ensuite être remise en circulation dans la colonne d'eau pour absorber les gaz rejetés à l'extérieur des silos. Les problèmes critiques de conception liés à ce système doivent être l'efficacité de la colonne d'eau quant à l'absorption du radon gazeux, la quantité d'eau nécessaire, les débits, le besoins de protection et les besoins de traitement d'eaux résiduaires. L'utilisation et la construction de l'appareil nécessaire pour l'absorption dans une colonne d'eau sont bien connues de ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique. L'adsorption sur milieux solides en tant que procédé de séparation a été utilisé efficacement pour retirer pré- férentiellement des constituants gazeux d'un courant. Le système doit être constitué par un ensemble filtre-soufflerie qui doit faire sortir le gaz par un des regards d'accès du silo, via une conduite d'aération, et faire circuler le gaz à travers un lit de charbon actif o le radon gazeux doit être adsorbé. Les autres gaz doivent ensuite être renvoyés jusqu'au côté opposé du dôme du silo pour ter- miner le circuit fermé. Des lits de carbone actif supplé- * mentaires doivent être desservis parallèlement les uns aux autres par des tuyauteries de façon qu'une fois que la saturation d'un lit de charbon est survenue, déterminée par un échantillonnage de gaz en aval, des valves puissent être sollicitées pour isoler le lit de charbon saturé et faire circuler le gaz jusqu'à un nouveau lit de charbon. Certains des facteurs importants qu'il convient de prendre en considération lors de la conception d'un tel système sont le rendement d'adsorption des lits de charbon actif, la capacité totale d'adsorption d'un lit de charbon donné avant que ne survienne la saturation, les débits nécessaires et les protections requises. L'utilisation et la construc- tion de l'appareil nécessaire pour l'adsorption sur support solide sont bien connues de ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique. L'utilisation de mousse pour couvrir la surface intérieure du dôme est décrite en détail plus haut. Le remplissage de l'espace vide au-dessus des résidus des silos avec une mousse de polyuréthane rigide doit servir à éliminer la réserve existante que le radon gazeux accumule généralement au-dessus des résidus. En outre, la mousse doit servir de moyen d'arrêt de la diffusion pour piéger le radon gazeux qui diffuse des résidus et pour retenir le radon gazeux jusqu'à ce qu'il se transforme par décroissance en produits particulaires de filiation correspondants, en ne laissant ainsi jamais le radon gazeux s'échapper dans l'environnement; Afin d'accomplir le remplissage de l'espace vide des silos, la mousse doit être pompée jusque dans les silos via les quatre regards d'accès existant sur les dômes de silos. Un système temporaire tel que le système d'absorption par colonne d'eau ou d'adsorption sur support solide pourrait être utilisé pour traiter le volume initial de radon gazeux déplacé par le système de remplissage de vide. Les problèmes de conception les plus délicats liés au système de remplis- sage de vide sont les conséquences de la mousse sur les structures, la compatibilité de la mousse avec les résidus et les capacités effectives d'étanchéité de la mousse. Un système de régulation de température pour les silos doit maintenir à une température constante le gaz contenu dans les silos en éliminant de ce fait les rejets de radon dus à une hausse de la température et à une dilatation ultérieure du gaz. Le système doit être constitué par un ensemble filtre-soufflerie qui doit faire sortir le gaz par un des regards d'accès du silo, via une conduite d'aé- ration, et faire circuler le gaz à travers un ensemble de refroidissement qui doit refroidir le silo et le maintenir par exemple à une température quasi constante avant de renvoyer le gaz dans le silo. La commande thermostatique de l'ensemble de refroidissement doit être réglée en fonc- tion des variations saisonnières de la température pour éviter d'avoir à trop refroidir. Les exigences les plus critiques pour la conception de ce système doivent être le débit et la capacité de l'ensemble de refroidissement. L'uti- lisation et la construction de l'appareil nécessaire pour la régulation de la température sont bien connues de ceux qui ont une connaissance ordinaire de la technique. L'évaluation des quatre solutions possibles pour lutter contre les émissions de radon, présentées plus haut, a reposé sur un classement numérique de 1 (la moins accep- table) à 5 (la plus acceptable) par rapport aux critères suivants: Acceptabilité du point de vue de l'environnement (AE) Fiabilité/Exploitabilité (F/E) - Délais de mise en oeuvre (DIM) - Coût ($) Les résultats du classement sont présentés sur le Tableau 5 ci-après: TABLEAU 5 CLASSEiENT DES SOLUTIONS POUR SUPPRIIMER LES E:4ISSIOIeS DE RADON* Solution AE F/E D-I $ Total - Absorption par 4 2 2 3 11 colonne d'eau Adsorption sur support solide 4 2 4 3 13 Remplissage de 4 5 4 2 15 l'espace vide Régulation de 2 2 4 3 la température *1 = la moins acceptable = la plus acceptable Voici une explication de chacun des critères de clas- se.aent et une justification des classements attribués. L'acceptabilité d'une solution du point de vue de l'environnement est déterminée en estimant la capacité d'une solution à réduire les émissions de radon avec le moins de conséquences pour l'environnement. Des facteurs tels que l'efficacité attendue du traitement et la produc- tion de déchets par les systèmes de traitement sont pris en considération. L'objectif de la mise en oeuvre des sys- tèmes de lutte contre les émissions de radon est la dimi- nution de l'exposition des résidents les plus proches hors du chantier à une dose de moins de 25 mrem (organisme entier) et à une dose de 75 mrem (organes vitaux), déter- minée par une modélisation de la dispersion. Les doses maximales antérieures sont indiquées sous le Titre 40 du Code of Federal Regulation (CFR), Partie 191. Bien que, par définition, la matière ne soit pas un déchet transu- ranien ou de haute activité selon la définition de 40 CFR 191, l'objectif est de maintenir la matière aux normes de doses définies antérieurement. Globalement, en référence au Tableau 5, les solutions 1, 2 et 3 ont été jugées équivalentes du point de vue de leur acceptabilité par rapport à l'environnement. Un traitement efficace des émissions de radon pour les abaisser au-dessous des normes de 25 mrem/,75 mrem est considéré comme réalisable pour les solutions 1, 2 et 3 du fait que la diffusion et les dégagements thermiques de radon seraient tous deux réduits par ces solutions. Le système de régulation de température a reçu une appré- ciation moins bonne que celle des autres solutions, car ce système ne réduirait pas la concentration du radon gazeux dans les dômes des silos et ne réduirait donc pas les émissions de radon dues à la diffusion. Bien que la solution du remplissage de l'espace vide puisse potentiel- leraent accroître le volume de déchets à éliminer ultérieu- reient, l'avantage supplémentaire du renforcement de la structure des dômes accentue son acceptabilité pour l'en- vironnement. La fiabilité/exploitabilité d'une solution est déter- minée par une estimation du bon fonctionnement du système donné durant une période de trois à cinq ans, et par une estimation des besoins relatifs à l'entretien et à l'ex- ploitabilité. La période de trois à cinq ans est choisie pour correspondre au délai nécessaire avant que des mesures correctrices définitives puissent être conçues et mises en oeuvre. Il est déterminé que la solution la plus fiable et la plus exploitable est le système de remplissage de l'es- pace vide. Bien qu'un système temporaire de traitement du radon soit nécessaire avant le remplissage de l'espace vide, il est conclu que sur une période de trois à cinq ans, cette solution passive serait sensiblement plus fiable et exploitable que les trois autres solutions. Les trois autres solutions sont classées au même niveau bien au-dessous du système de remplissage de vide, en pré- voyant que chacune des trois autres solutions doit néces- siter un- entretien considérable pour rester fiable. Le délai de mise en oeuvre est déterminé en estimant le teraps requis par une solution pour sa conception et sa construc- tion jusqu'à fonctionner comme système de lutte contre les émissions de radon. Les solutions 2, 3 et 4 sont toutes classées au même niveau pour ce qui concerne le délai de mise en oeuvre, estimé à six mois du fait de la relative simplicité et des techniques existantes pour chacun des trois systèmes. La solution de l'absorption dans une co- lonne d'eau est classée bien au-dessous des autres solutions en raison des délais de conception estimés plus longs (12 mois) à cause du manque de systèmes existants sur le marché pour l'application en question. Le coût d'une solution est une estimation de l'ordre de grandeur du coût total pour la solution considérée. Globalement, toutes les solutions sont jugées à peu près équivalentes pour ce qui concerne leur coût total. Le rem plissage de l'espace vide est estimé plus cher que les trois autres solutions à cause du surcoût notable du maté- riau de remplissage et des'coûts potentiel d'enlèvement du matériau de remplissage. REVENDICATIONS 1. Procédé pour atténuer la diffusion du radon gazeux et des produits de décroissance radioactifs à travers une structure (10), comportant l'opération suivante: application d'un revêtement sur la surface (12, 20) de la structure (10), en formant ainsi une enveloppe con- tinue (22) dudit revêtement sur ladite surface (12, 20), ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite enveloppe (22) formée atténue la diffusion du gaz à travers la structure (10) en retenant sensiblement la totalité du gaz dans ladite enveloppe (22). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que ladite enveloppe continue (22) est formée de mousse de polyuréthane rigide, ladite mousse ayant une structure à cellules fermées. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que ladite enveloppe continue formée de mousse de polyuréthane a une masse volumique comprise entre 40 et 50 kilogrammes/mètre cube. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que ladite mousse a un coefficient de vitesse de diffusion dans la masse compris entre 1 x 104 et 1 x 10 7 cm2/s. 5. Appareil pour atténuer la diffusion du radon gazeux et des produits de décroissance radioactifs à travers une structure (10) comprenant une enveloppe (22), ladite enveloppe (22) étant formée en appliquant un revêtement continu sur la surface 112, 20) de la structure (10), caractérisé en ce que ladite enveloppe (22) atténue la diffusion du gaz à travers la structure (10) en retenant sensiblement la totalité du gaz dans ladite enveloppe (22). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en outre en ce que ledit revêtement est une mousse de polyuréthane rigide, ladite mousse ayant une structure à cellules fermées. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en outre en ce que ladite mousse de polyuréthane a une masse volumique comprise entre 40 et 56 kilogrammes/mètre cube. 8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en outre en ce que ladite mousse a un coefficient de vitesse de diffusion dans la masse compris entre 1 x 10-4 et 1 x 10-7 cm2/s.