Brevet FR2631150A1 — publié le 19891110

Procédé et dispositif pour le traitement et le transport de boues de clarification d'alimentation à un dispositif de vitrification. L'invention concerne un procédé pour le traitement et pour le transport de boues de clarification d'alimentation, les boues de clarification d'alimentation produites lors d'une clarification d'alimentation étant transportées à un dispositif de vitrifica- tion, étant mélangées dans le dispositif de vitrification avec des frittes de verre et vitrifiées, ainsi qu'un dispositif pour la mi- se en oeuvre de ce procédé. Dans les installations de retraitement, il se produit lors de la décomposition de combustibles nucléaires selon la phase de procé- dé "feedklârung" ce qu'il est convenu d'appeler des boues de clari- fication d'alimentation sous forme d'une suspension qui doit être soumise à un traitement ultérieur pour l'évacuation des déchets ra- dioactifs. A cet effet, jusqu'à présent, on a utilisé deux procé- dés différents. L'un des procédés concerne ce qu'il est convenu d'appeler "cémentation", c'est-à-dire la liaison de la suspension de boues dans du mortier de ciment, et l'autre procédé concerne ce qu'il est convenu d'appeler "vitrificationr.. Par les deux procé- dés, on crée des emballages en fûts métalliques de produits soli- des propres à l'évacuation des déchets radioactifs, dans lesquels les boues de clarification d'alimentation sont fixées. La clarification d'alimentation se produit dans ce cas la plupart du temps à l'aide d'une centrifugeuse (la clarification au moyen de filtres est également connue), depuis laquelle la suspension de boues de clarification d'alimentation est amenée dans un réci-. pient de boues de clarification d'alimentation disposé immédiate- ment en-dessous de la centrifugeuse. La suspension de boues de cla- rification d'alimentation doit être transportée depuis ce réci- pient par l'intermédiaire de tubulures, par exemple à un disposi- tif de vitrification. Indépendamment des traitements ultérieurs des boues de clarification d'alimentation, des frittes de verre sont amenées au dispositif de vitrification. Le transport de la suspension de boues de clarification d'alimentation se produit de manière hydraulique, dans la mesure o les boues sont aspirées hors"du récipient de boues de clarification d'alimentation au moyen d'une buse d'éjecteur actionnée à la vapeur et sont transpor- tées en même temps que le condensat de vapeur propulsive au dispo- sitif de vitrification. La suspension de boues sortant de la cen- trifugeuse à une concentration en solide plus élevée est alors à nouveau nécessairement diluée et elle nécessite une séparation de l'eau d'alimentation superflue (condensat) de la suspension trans- portée. En outre, le choix et le calcul des courses de transport d'éjecteur nécessitent le plus grand soin pour garantir un trans- port sans blocage jusqu'à la phase de processus suivante. De plus, - la longueur d'une conduite de transport alimentée hydrauliquement est limitée, ce qui est génant en particulier pour le transport à la phase du processus "vitrification" car on doit dans ce cas sur- monter un éloignement supérieur à cent mètres. On peut bien sOr surmonter des éloignements plus importants avec interposition d'un dispositif éjecteur à vapeur supplémentaire, mais la dilution de la suspension de boue augmente et, de ce fait, la dépense pour la séparation nécessaire d'eau superflue augmente. On connaît par DE-A-2 508 401 un procédé et un dispositif pour la vitrification de déchets radioactifs, c'est-à-dire pour enfermer les déchets radioactifs dans une masse du type verre. Les déchets radioactifs présents sous forme de solution aqueuse et les frit- tes de verre sont envoyés par des tubulures d'entrées séparées dans un four de cuisson rotatif et mélangés ensemble. Ensuite, le mélange est chauffé dans un four de cuisson disposé incliné par rapport à l'ouverture d'entrée, dans lequel se produit un lit de verre fritté dont la concentration en déchets radioactifs augmen- te depuis l'ouverture d'entrée jusqu'à l'ouverture de sortie. Le produit de mélange cuit et chaud sortant du four de cuisson s'écou- le dans un four de fusion. Dans ce qu'on appelle procédé "Pamela" pour la vitrification de dé- chets fortement radioactifs, qui est décrit par exemple dans "CONF- 790420, pages 86-92", on utilise un récipient de dosage dans le- quel on ajoute des frittes de verre à une solution aqueuse de dé- chets radioactifs. Le mélange aqueux est ensuite amené par des tu- bulures à un dispositif de vitrification. L'inconvénient des deux procédés réside dans le risque de l'appari- tion d'engorgements dans les tubulures de transport pour les mélan- ges aqueux. La présente invention a en conséquence l'objet de constituer le procédé décrit à l'introduction et le dispositif décrit à l'intro- duction de telle manière que les inconvénients de l'état de la technique décrits ci-dessus sont évités et que, en particulier au cours du transport de boues de clarification d'alimentation, le danger d'un engorgement est banni. De plus, la dépense pour la sé- paration d'avec le mélange amené à la vitrification d'avec un mi- lieu de transport éventuel doit être diminuée. Ce but est atteint, pour ce qui concerne le procédé, grâce au fait que la suspension de boues de clarification d'alimentation produi- te à la clarification d'alimentation est mélangée avant le trans- port au dispositif de vitrification avec au moins une partie des frittes de verre et séchée. D'autres avantages du procédé selon la présente invention ressorti- ront de la description ultérieure qui en sera faite. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeu- vre de ce procédé, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispo- sitif de séchage de la suspension de boues de clarification d'ali- mentation intercalé avant le dispositif de transport. D'autres ca- ractéristiques du dispositif selon l'invention ressortiront égale- ment de la description suivante. Grâce à l'invention, les boues de clarification d'alimentation sont mélangées et séchées avec addition de frittes de verre qui sont du reste nécessaires pour la vitrification. Le mélange soli- de séché de boues de clarification d'alimentation séchées et de frittes de verre peut, sans risque d'un engorgement des tubulures, être transporté également à des éloignements plus élevés avec une dépense relativement faible. Le transport se produit avantageuse- ment pneumatiquement, ce qui a l'avantage supplémentaire que la sé- paration d'avec le gaz de transport dumélange sec de boues de cla- rification d'alimentation séchées et de frittes de verre amené à la vitrification peut être effectuée sans fatigue avec une très fai- ble dépense. Le séchage se produit avantageusement au moyen d'un gaz sec iner- te et/ou par les frittes de verre chauffées, avantageusement en particulier selon un procédé à lit fluidisé, le lit fluidisé étant constitué par les frittes de verre. Il est avantageux que ce sécha- ge par lit fluidisé soit effectué au moyen des frittes de verre qui sont de toute manière nécessaires pour la vitrification. Les frittes de verre non seulement facilitent dans ce cas le séchage, mais également le transfert des boues de clarification d'alimenta- tion. Les frittes de verre arrachent les portions de poussière des boues de clarification d'alimentation séchées lors du transport. L'invention va être maintenant décrite plus en détail en référen- ce au dessin annexé dont la figure unique représente schématique- ment un dispositif de traitement de boues de clarification d'ali- mentation et pour le transport des boues de clarification d'alimen- tation traitées à un dispositif de vitrification, selon un exem- ple de réalisation de l'invention. Le dispositif comprend un récipient 4 pour les boues de clarifica- tion d'alimentation qui a la forme d'une sorte de séchoir à lit fluidisé. En outre, le récipient 4 pour les boues de clarifica- tion d'alimentation présente du côté du fond une chambre 6 qui est reliée par des buses 8 avec l'espace 10 de récipient se trouvant au-dessus, et à laquelle conduit une conduite de gaz 12 par laquel- le on peut souffler un gaz sec inerte, avantageusement de l'azote, dans la chambre 6. Dans une centrifugeuse 14, disposée au-dessus du récipient 4 pour les boues de clarification d'alimentation, le produit d'alimentation est clarifié et la suspension de boues de clarification d'alimentation en sort par une conduite 16 immédiate- ment dans le volume supérieur 10 du récipient. Une autre conduite 18 conduit au volume supérieur 10 du récipient, par laquelle on peut introduire des frittes de verre avantageusement chauffées. Par soufflage de gaz (avantageusement de l'oxygène), on forme dans le volume supérieur 10 de récipient un lit fluidisé de frittes de verre 20. La suspension de boues de clarification d'alimentation tombe de la centrifugeuse dans ce lit fluidisé de frittes de ver- re 20 et est de ce fait séchée en continu et mélangée aux frittes de verre de manière pratiquement homogène. Le séchage de la suspen- sion de boues de clarification d'alimentation se produit dans ce cas par le gaz sec et/ou les frittes de verre chaudes. Le courant gazeux chargé d'humidité est évacué par une conduite 22, séché dans un piège à humidité 24 (par exemple un condensateur) et amené au courant d'évacuation de gaz par une conduite 26. Au moyen d'un éjecteur 28, qui est actionné au moyen d'un gaz pro- pulseur (avantageusement et également de l'azote) amené par une conduite 30, on évacue en continu par une co:nduite 32 les frittes de verre mélangées aux boues de clarification d'alimentation sé- chées. On peut également ajouter dans l'éjecteur 28, par une con- duite 34, de manière dosée, des frittes de verre au mélange frit- tes de verre/boues extrait du récipient de boues de clarification d'alimentation 4, pour régler une concentration frittes de verre/ gaz convenant aux conditions de transport. A l'aide du gaz (azote) constituant un moyen de transport, le mé- lange frittes de verre/boues de clarification d'alimentation est amené par une conduite 36 dans un dispositif de séparation 38, qui peut être par exemple un séparateur à cyclone, et qui sépare le gaz du mélange frittes de verre/boues de clarification d'alimenta- tion, qui est ensuite envoyé à un'dispositif de vitrification 40. Au moyen du procédé décrit en référence au dessin, le lit fluidi- sé 20 des frittes de verre chauffées est formé par le soufflage du gaz dans le récipient de boues de clarification d'alimentation. Le gaz soufflé se chauffe et se charge d'humidité provenant de la sus- pension de boues de clarification d'alimentation qui est de ce fait séchée. Le mélange constituant un mélange solide de boues de clarifica- tion d'alimentation séchées et de frittes de verre est extrait pneumatiquement du récipient 4 à l'aide de l'éjecteur et est trans- porté plus loin pneumatiquement. Au contraire de l'état de la tech- nique, dans lequel sont transportées des suspensions aqueuses rela- tivement visqueuses de solides provoquant des engorgements, on ne transporte ainsi en l'espèce que des solides séchés par les tubulu- res fermées. Grâce à un tel transport pneumatique de solides sé- chés, le risque d'engorgement des tuyaux est considérablement ré- duit. Il est en outre avantageux que les frittes de verre, qui sont de toute manière nécessaires pour la phase de vitrification, puis- sent être transportées simultanément et avec les boues de clarifi- cation d'alimentation séchées au dispositif de vitrification. On peut dans ce cas envisager comme courant de transport également le courant constitué de frittes de verre (particules de verre) et de gaz qui extrait les boues de clarification d'alimentation séchées du récipient à boues de clarification d'alimentation et les trans- porte au dispositif de vitrification. On peut alors régler le rap- port quantité de frittes de verre/quantité de boues de clarifica- tion d'alimentation déjà au rapport de quantités nécessaire à la vitrification, le cas échéant par amenée particulière, dosée, supplémentaire par l'éjecteur prévu. La séparation du mélange amené au dispositif de vitrification d'avec le gaz nécessite considéra- blement moins de dépense que la séparation de la suspension de boues de clarification d'alimentation d'avec l'eau de transport dans le dispositif conforme à l'état de la technique. Revendioations 1. Procédé pour le traitement et pour le transport de boues de cla- rificatiQn d'alimentation, les boues de clarification d'alimenta- tion produites lors d'une clarification d'alimentation étant trans- portées à un dispositif de vitrification, étant mélangées dans le dispositif de vitrification avec des frittes de verre et vitri- fiées, caractérisé en ce que la suspension de boues de clarification d'a- limentation produite à la clarification d'alimentation est mélan- gée avant le transport au dispositif de vitrification avec au moins une partie des frittes de verre et séchée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension de boues de clarification d'a- limentation est séchée au moyen d'un gaz sec inerte et/ou par les frittes de verre chauffées. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mélange et le séchage de la suspension de boues de clarification d'alimentation se produit avec les frittes de verre nécessaires à la vitrification. 4. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les frittes de verre sont fluidisées par un courant de gaz avant l'amenée ou lors de l'amenée de la suspen- sion de boues de clarification d'alimentation pour former un lit fluidisé de frittes de verre pour la suspension de boues de clari- fication d'alimentation. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le gaz est de l'azote. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange de boues de clarification d'ali- mentation séchées et de frittes de verre est transporté pneumati- quement. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le milieu de transport est de l'azote. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'on ajoute de manière dosée, au courant du mé- lange de boues de clarification d'alimentation séchées et de frit- tes de verre, des frittes de verre supplémentaires nécessairespour le processus de vitrification. 9. Dispositif pour le traitement et le transport de boues de clari- fication d'alimentation lors du retraitement de combustibles nu- cléaires par le procédé selon l'une des revendications 1 à 8, com- prenant un dispositif de transport des boues de clarification d'a- limentation et un dispositif de vitrification des boues de olarifi- cation d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de séchage (10,20) de la suspension de boues de clarification d'alimentation interca- lé avant le dispositif de transport (16). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de séchage (10, 20) comprend un dispositif de traitement de la suspension de boues de clarifica- tion d'alimentation par un gaz sec. 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le dispositif présente un récipient (4) qui peut être alimenté en frittes de verre, dans lequel un gaz peut être insufflé par en-dessous pour former un lit fluidisé de frit- tes de verre dans lequel une suspension de boues de clarification d'alimentation peut être introduite par en haut. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un dispositif (28) pour l'extraction du mélan- ge de boues de clarification d'alimentation séchées et de frittes de verre et pour le transport au dispositif de vitrification (40) est relié au récipient (4). 263 1 1 50 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif d'extraction et de transport est constitué par un éjecteur (28) actionné par un gaz propulseur. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'une conduite (34) pour l'amenée dosée de frit- tes de verre supplémentaires, nécessaires au processus de vitrifi- cation, au mélange de boues de clarification d'alimentation sé- chées et de frittes de verre peut être raccordée à l'éjecteur (28). 15. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que, le récipient (4) est divisé en une chambre (6) de fond et une chambre supérieure (10) disposée dessus, qui sont sépa- rées par une paroi de séparation dans laquelle sont dispo- sées les buses (8) reliant les deux chambres, une conduite de gaz (12) est raccordée à la chambre de fond (6), par laquelle du gaz peut être insufflé dans cette cham- bre, une conduite (18) pour l'introduction de frittes de verre, une conduite (16) pour l'envoi d'une suspension de boues de clarification d'alimentation, une conduite (22) pour le gaz chargé d'humidité, ainsi qu'une conduite (32) pour l'extrac- tion du mélange de boues de clarification d'alimentation sé- chées et de frittes de verre et le transport ultérieur à un dispositif de vitrification (40) conduisent dans la cham- bre supérieure (10). 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un éjecteur (28) actionné par un gaz éjecteur est raccordé à la conduite (32) et extrait le mélange de boues de clarification d'alimentation séchées et de frittes de verre du ré- cipient (4) et les amène par une conduite (36) à un dispositif de séparation (38) pour la séparation du gaz d'avec le mélange, qui est intercalé avant le dispositif devitrification (40>. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'une conduite (34) supplémentaire peut être raccordée à l'éjecteur (28), par laquelle des frittes de verre sup- plémentaires peuvent être ajoutées de manière dosée au mélange de boues de clarification d'alimentation séchées et de frittes de ver- re extrait du récipient (4). 18. Dispositif selon l'une des revendications 11, 12, 15, 16 et 17, caractérisé en ce que le récipent peut en outre être chauffé.