Brevet FR2642564A1 — publié le 19900803

TRAITEMENT DES DECHETS RADIOACTIFS LIQUIDES La présente invention a pour objet le traitement des déchets radioactifs liquides résultant des réacteurs à eau sous pression. Elle se rapporte à la concentration et au séchage total de déchets liquides prétraités à l'aide d'un évaporateur à couche mince ou d'un appareil de séchage. De plus, elle se rapporte à la solidification et a la formation de pellets à partir des déchets concentrés ou des déchets tels quels ou associés à d'autres déchets solides et d'un liant consistant en ciment, asphalte ou matières plastiques. Le but de la présente invention est d'augmenter le rapport de réduction de volume des déchets radioactifs liquides et solides et d'améliorer les proprietés physiques et chimiques des formes solidifiées résultantes. En fait, le but de la présente invention est de détruire les forces de liaison et d'adhésion aux parois chauffantes, des matières séchées qui se produisent au cours du séchage du fait de la présence de certains sels dans l'effluent liquide ou qui se sont formées au cours de traitements antérieurs.Par conséquent, les matières fortement concentrées et la poudre séchée produites à partir des déchets liquides contenant le bore pourraient être aisément obtenues tout en évitant les inconvénients tels que la diminution de l'effet du transfert thermique, l'augmentation de la consommation d'énergie due a l'adhérence des matières séchées aux parois chauffantes et à l'axe de rotation de l'évaporateur à couche mince. Ensuite, les déchets séchés seront mis sous forme de pellets ou solidifiés seuls ou en mélange avec d'autres déchets solides tels que ciments, as phaite fondu, matières plastiques, thermodurcissables liquides (polyester, insaturés, résines époxydes, etc) ou de thermoplastiques fondus (polyester, etc).Une méthode de traitement similaire des déchets liquides est décrite dans le brevet japonais JP-A-4844700, qui se rapporte à un procédé de prétraitement, soit par insolubilisation de ces déchets dans le ferrocyanate le nitrate de cobalt et le sulfate de nickel soit par addition à ces déchets de sulfate d'aluminium et d'hydroxyde de sodium. Après ce prétraitement, le produit obtenu est séché dans un évaporateur à couche mince horizontal. Dans le cas du séchage de déchets liquides de réacteurs à eau sous pression, le séchage est effectué dans un évaporateur à couche mince vertical présentant des lames vibrantes. Cette méthode, cependant, présente l'inconvénient quelle ne permet pas d'obtenir un séchage complet car les matières minérales et le borate adhèrent aux parois chauffantes et à l'axe de l'évaporateur durant le séchage. Ce phénomène est provoqué par les forces de liaison et les forces d'adhérence des matières séchées. Aussi, l'invention se propose-t-elle d'éliminer un tel inconvénient grace au fait que les granules insolubles qui précipitent notamment le borate, ne sont pas revêtues avec d'autres composés présentant des force de liaison élevées et, par conséquent, la solution ou suspension est séchée à l'aide d'un évaporateur vertical à couche mince, permettant d'obtenir des concentrés à densité élevée ou des particules séchées. D'autres buts et objets de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des exemples donnés à titre non limitatif. L'invention a tout d'abord pour objet le prétraitement de déchets liquides radioactifs concentrés par de la chaux calcinée et la production de concentrats à forte densité ou de fines particules séchées à l'aide d'un concentrateur ou d'un évaporateur à couche mince. Ces déchets radioactifs liquides du courant d'eau de refroidissement primaire du réacteur à eau sous pression contiennent des radioéléments et de l'acide borique; la limite d'évaporation et les conditions de séchage dépendent fortement de la concentration en acide borique car la concentration en nucléides est tres diluée.A cette fin, les déchets liquides sont présentement concentrés jusqu'à 12% en poids à cause des propriétés physiques et chimiques telles que la solubilité en acide borique et de l'entrainement des isotropes et des sels, et le liquide concentré est solidifié dans le liant consistant en ciment ou asphalte, par exemple. Selon la présente invention, les déchets liquides sont concentrés jusqu'à une concentration de 12 à 25% en poids d'acide borique et de la chaux calcinée en un rapport molaire supérieur à 0,7 par rapport à l'acide borique est ensuite ajoutée; et le mélange est alors agité pour que la plus grande partie de l'acide borique soit convertie en borate de calcium insoluble par réaction avec la surface de la chaux calcinée. Simultanément l'excès de la chaux calcinée réagit avec l'eau pour former de la chaux éteinte qui est partiellement revêtue par le borate de calcium, de sorte qu'il en résulte une réduction des forces de liaison entre les fines particules de borate de calcium précipité. Enfin, les particules précipitées insolubles ne donnant plus lieu à l'adhérence précitée sont présentés dans la suspension. De plus, les ions polyvalents des radioéléments précipitent sous la forme d'hydroxydes car la solution contenue dans le récipient de prétraitement est alcaline du fait de la chaux éteinte. I1 en résulte par conséquent que les formes solidifiées après solidification, présenteront un taux de lixiviation très faible.La suspension obtenue par le procédé précité est fortement concentrée ou séchée jusqu'à l'obtention d'une poudre fine à l'aide d'un concentrateur ou séchée à une température supérieure à 1000C respectivement. Les déchets fortement concentrés ou séches seront alors solidifiés à l'aide de liants susceptibles de se solidifier ou mis sous forme de pellets. Les exemples suivants sont donnés à titre non limitatif. EXEMPLE 1 371 g d'acide borique sont dissous dans l'eau pour former des solutions d'acide borique présentant des concentrations comprises entre 12 et 26% en poids, 252 g de chaux calcinée sont alors ajoutés. EXEMPLE 2 Le produit obtenu dans l'exemple 1 est séché dans un évaporateur à couche mince ou un autre sécheur; on produit ainsi 506 g de poudre séchée. EXEMPLE 3 Le produit de l'exemple I est fortement concentré ou de l'eau est ajoutée au produit séché de l'exemple 2; on obtient ainsi un échantillon contenant 30% d'eau. Cet échantillon est mis sous forme de pellets à l'aide d'une presse sous une pression de 2000 kg/cm2. EXEMPLE 4 75,8 g de la poudre séchée de l'exemple 2 est mélangée soigneusement à 70 g de polyester insaturé, 0,2 g de péroxyde de benzoyle et 1 ml de diméthylaniline pour être durcie. La forme solidifiée obtenue présente une densité de 1,57 et une résistance à la compression de 1670 kg/cm2. EXEMPLE 5 10 g de la poudre séchée de l'exemple 2 sont ajoutés à 79 g de résine humide dont l'eau externe a été éliminée. On ajoute alors à cet échantillon 50 g de polyester insaturé, 0,3 g de peroxyde de benzyole et 0,15 ml de diméthylaniline puis mélange l'ensemble en vue d'une solidification. La forme solidifiée présente une densité de 1,27 et la résistance à la compression est de 232 kg/cmi. 81 g de la poudre de l'exemple 2 et 8 g de résine humide sont soigneusement mélangés avec 80 g de polyester insaturé. 0,3 g de peroxyde de benzoyle et 0,15 g de peroxyde de diméthyle-sont alors ajoutés et le mélange est durci. La forme obtenue présente une densité de 1,52 et une résistance à la compression de 1620 kg/cm2. EXEMPLE 6 Le produit précipité de l'exemple 1 est concentré jusqu'à l'obtention et un rapport pondéral eau/borate précipité séché égal à 0,62. Ensuite, on ajoute jusqu'à 0,875% en poids de ciment au produit séché, mélange soigneusement et durcit pendant 4 semaines. La forme obtenue présente une résistance à la compression de 115 kg/cm2. Par ailleurs, 120 g du produit séché de l'exemple 2 puis 105 g de ciment et 75 g d'eau sont soigneusement mélangés et durcis pendant 4 semaines. La forme obtenue présente une résistance à la compression de 115 kg/cm2. Des méthodes de traitement efficaces telles que séchage et solidification des déchets radioactifs ou dangereux liquides à l'aide du procédé selon l'invention permettent de réduire les volumes en déchets et d'améliorer la sécurité de leur traitement en vue de leur mise sous forme solide. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le séchage et la solidification de déchets radioactifs liquides, caractérisé en ce que l'on ajoute aux déchets, après forte concentration ou séchage, de la chaux calcinée, dans le but de supprimer les forces d'adhérence mutuelle. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide fortement concentré ou la poudre complètement séchée est produite à partir de la suspension précitée dans un concentrateur ou sécheur. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le produit résultant du traitement dans le concentrateur ou sécheur est mis sous forme de pellets par compression ou solidifié après addition de divers liants au liquide fortement concentré ou à la poudre séchée obtenue. 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le produit fortement concentré résultant dans le concentrateur ou le produit séché résultant du traitement dans le sécheur, éventuellement après addition de déchets solides tels que résines échangeuses d'ions usées ou de cendres, est solidifié par addition d'un liant de solidification, consistant en une phase liquide telle qu'une résine thermoplastique ou un ciment. 5.- Procédé selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'on ajoute dans le mélange des déchets solides des métaux ou filtres usés.