Brevet FR2640410A1 — publié le 19900615

CONTENEUR DE STOCKAGE POUR DECHETS RADIOACTIFS. DESCRIPTION L'invention concerne un conteneur de stockage destiné à recevoir des déchets radioactifs de faible ou moyenne activiste, noyés dans un matériau de remplissage. Les conteneurs de stockage des dechets radioactifs comprennent habituellement un fût et un couvercle apte à obturer ce fût. Lorsque les déchets radioactifs ont été placés dans le fût, Le couvercle est mis en place et solidarisé du fût, par exemple au moyen d'un joint assurant le confinement du conteneur. Le matériau de remplissage est ensuite injecté dans le conteneur par un tube ou passage d'injection prévu à cet effet. Dans L'état actuel de La technique, les conteneurs de stockage sont realisés en béton, associé à des armatures métaLliques composées généralement de fer à béton d'au moins 6 mm de diamètre. Dans une structure de ce type, les tiges constituant l'armature sont situées à une distance minimum, généralement au moins égale à 25 mm, de la surface du fût ou du couvercle. La zone de liaison entre Le conteneur et Le couvercle, comportant le- joint qui peut etre réaLisé par exemple en ciment ou en résine, forme donc une zone dépourvue d'armature dont l'épaisseur est au moins égale à 50 mm. Cette zone présente un module d'élasticité différent de celui des autres parties du conteneur composées de béton et d'armatures, et une moindre résistance.Par conséquent, des fissures et des fractures risquent de se produire preféren- tiellement à cet endroit, notamment sous L'effet des dilatations différentielles ou de choc de manutention. Il existe des bétons tres denses dont l'utilisation permettrait de résoudre ces problèmes. Cependant, ces bétons sont trop coûteux pour que Leur utilisation puisse être envisagée dans ce cas. L'invention a précisément pour objet un conte neur de stockage pour dechets radioactifs conçu de façon à présenter une structure homogène, même dans la zone de liaison entre Le fût et Le couvercle, de façon à resister aux chocs et à la corrosion, tout en présentant une étanchéité satisfaisante à l'air et à L'eau et un prix de revient peu élevé. Conformement à L'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un conteneur de stockage pour déchets radioactifs, comprenant un fût pourvu d'une ouverture d'introduction des déchets, et un couvercle d'obturation étanche de ladite ouverture, ce conteneur étant caractérisé par le fait qu'il est réalisé totalement en beton renforcé par des fibres métalliques, y compris dans La zone de jonction entre le couvercle et le fût. Les fibres métalliques servant à renforcer Le béton sont par exemple des fibres d'acier, de fonte ou d'acier inoxydable. Avantageusement, on utilise un matériau de remplissage formé également de béton renforcé de fibres métalliques, de telle sorte que le conteneur rempli de déchets et de ce matériau constitue un bloc monolithique. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le conteneur comprend au moins un joint de cLavage, également réalisé en béton renforcé de fibres métalliques, qui pénètre simuLtanément dans des rainures de clavage formées dans Le fût et sur Le couvercle. Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, Le couvercle est coulé directement sur le fût et pénetre dans une rainure de clavage formée dans le fût. Deux modes de réalisation de l'invention vont à présent être décrits, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe verticaLe selon la ligne I-I de la figure 2, représentant le fût et le couvercle d'un conteneur réalisé conformément à un premier mode de réalisation de l'invention, avant la mise en place d'un joint de clavage reliant ces deux parties - La figure 2 est une vue de dessus du fût représenté sur La figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe verticale représentant à plus grande échelle la zone de jonction entre Le fût et le couvercle du conteneur des figures 1 et 2, après mise en place du joint de clavage ; et - la figure 4 est une vue en coupe verticale representant un conteneur réalisé selon un deuxième mode de réalisation. Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne de façon générale un fût qui présente dans ce cas la forme d'un parallélépipède de section carrée. Ce fût 10 comprend une paroi latérale 10a et un fond 10b. A son ext ré- mité supérieure, la paroi Latérale 10a définit une ouverture apte à être obturée de façon étanche par un couvercle designé de façon génerale par La référence 12 sur la figure 1. le fût 10 associé au couvercle 12 constitue, lorsqu'ils sont reliés de façon étanche d'une manière qui sera décrite en détaiL par la suite, un conteneur de stockage dans Lequel sont placés des déchets radioactifs de faible ou moyenne activité. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, L'ensemble du conteneur, c'est-à-dire notamment Le fût 10 et Le couvercle 12, est réalisé en beton renforcé par des fibres métalliques. Les fibres métalliques, qui peuvent être notamment des fibres de fonte, d'acier ou d'acier inoxydable, sont réparties unifortement ct de façon aléatoire à L'intérieur du béton, ce qui permet de renforcer ce dernier tout en lui donnant un caractère homogène jusqu'à La surface. Le module d'élasticité du conteneur est donc parfaitement identique en tout point, de sorte que les fissurations qui apparaissent habituellement sur les conteneurs en béton renforcé intérieurement par un ferraillage sont supprimées et que les risques de cassures en cas de chute du conteneur disparaissent. Le fût 10 ainsi que le couvercle 12 sont fabriqués par moulage, ce qui permet de leur donner toutes formes adéquates. En particulier, on voit sur la figure 1 que le fond lOb du fût 10 comporte des patins d'appui 14, qui font saillie au-delà de la surface extérieure du fond, afin de permettre La manutention du conteneur au moyen d'un appareil de levage. De plus, le moulage du fût 10 et du couvercle 12 sont réalisés de telle sorte que les surfaces interieures du conteneur sont rugueuses et comportent par exemple des alvéoles. Le bord supérieur 16 de la cloison latérale 10a du fût ainsi que le bord périphérique 18 du couvercle 12 présentent égaiement des surfaces rugueuses. De plus, des rainures de clavage 20 et 22 sont formées sur tes bords 16 et 18, respectivement autour de L'ouverture du fût et autour du couvercle. La Largeur des rainures de clavage 20 et 22 va en augmentant lorsqu'on s'éloigne des surfaces des bords dans lesquelles sont formées ces rainures, de telle sorte que ces rainures ont en section des formes trapézoidales ou en queue d'aronde. Comme l'illustrent les figures 1 et 3, les dimensions et la forme du couvercle 12 sont telles qu'une partie inférieure 12a de ce dernier pénètre dans l'ouverture formée en haut du fût 10 pour assurer le positionnement et le centrage du couvercle sur le fOt. Au-dessus de cette partie 12a du couvercle 12, Le bord périphérique 18 de celui-ci dans lequel est formée la rainure de clavage 22 présente un dimension Légèrement supérieure à celLe de l'ouverture formée dans le fût. Le raccordement étanche du fût sur le couvercle est assure par un joint de clavage 24, également réalisé en béton renforcé par des fibres métalliques de même nature que celles du fût 10 et du couvercle 12. Le joint de clavage 24 est formé par moulage et pénètre dans Les rainures de clavage 10d et 12a comme l'illustre La figure 3. Il est situé à la fois dans le prolongement de la paroi Latérale 10a du fût et dans le prolongement du couvercle 12, et il adhère parfaitement sur leurs bords 16 et 18, grâce à La rugosité de ces derniers. Lorsque le joint de clavage 24 est forme, le conteneur selon L'invention constitue un ensemble homoge- ne et étanche, dans lequeL aucune discontinuité n'existe, même dans La zone de jonction entre le couvercle et le fût. Cette observation a eté confirmée par des essais qui ont montré qu'en cas de chute du conteneur sur un coin, dans La zone de jonction, il ne se produit avec Le conteneur selon L'invention qu'un Léger effritement en surface, sans conséquence sur l'étanchéité à l'air et à l'eau ni sur la préservation du confinement. Dans L'exemple de réalisation représente sur les figures 1 à 3, Les déchets à stocker sont placés dans le fût 10, puis le couvercle 12 est mis en pLace. On injecte ensuite à t'intérieur du conteneur un matériau de remplissage constitué de préférence par du béton renforce de fibres métalliques, de meme composition que le béton formant le conteneur. Cette injection s'effectue, dans L'exemple représenté, par l'un au moins de deux tubes verticaux 26 noyées dans Le béton du fût 10, dans deux angles opposés de ce dernier. Ces deux tubes 26 debouchent sur Le bord supérieur de La paroi Latérale 10a du fût et à l'intérieur de ce dernier, immédiatement au-dessus du fond 1Ob. Au cours de L'injection, l'évacuation de l'air et des gaz est assurée par un évent 28 (figure 1) formé par exemple au centre du couvercle 12. Du coté tourné vers l'intérieur du conteneur, les tubes 26 comme l'évent 28 sont protégés par des grilles 30 et 32 empêchant que les déchets n'y pénètrent. Le joint de clavage 24 est mis en place afin de joindre de façon étanche le couvercle 12 au fût 10, de La manière décrite précédemment, puis le remplissage est effectue. Comme le montrent notamment Les figures 1 et 3, le fût 10 ainsi que le couvercLe 12 comportent respectivement, sur leurs faces supérieures, des tiges 34 et 36 permettant Leur manutention au moyen d'une installa- tion appropriée. Dans le mode de réalisation représente sur la figure 4, le conteneur de stockage selon L'invention comprend un fût 110, de forme cylindrique, et un couvercle 112 coulé dans L'ouverture supérieure du fût après le remplissage de ce dernier. De façon plus précise, L'ouverture formée dans la partie haute de la cloison Latérale cylindrique 110a du fût 110 comporte successivement, en partant du haut, une rainure de clavage 120 de section semi-circulaire. Dans ce mode de réalisation, le fOt 110 est d'abord réalisé par Moulage d'un béton renforcé par des fibres métalliques, de la meme manière que dans le premier mode de réalisation. Ce moulage permet d'obtenir La rainure 120, ainsi qu'une gorge 123 formée sur la surface périphérique exterieure de la cloison latérale 110a, pour permettre la manutention du fOt. Des déchets radioactifs de faible ou moyenne activite sont ensuite places dans le fOt 110. Dans L'exemple de réalisation représenté, ces déchets sont moins denses que Le matériau de remplissage, de sorte qu'une plaque anti-envol désignée de façon générale par La référence 140 est encliquetee dans la rainure 120, au moyen d'un jonc 142, ou d'un organe équivalent. Cette plaque anti-envol 130 est également réalisée en béton renforcé par des fibres métalliques et pressente une composition identique à celle du beton constituant Le fût 110. Comme l'illustre schématiquement la figure 4, ta plaque anti-envol 140 comporte un ou plusieurs passages 144 par LesqueLs le matériau de remplissage est injecté à L'intérieur du fOt. Comme précédemment, ce matériau de rempLissage est de préférence constitue par du béton renforcé par des fibres métalliques, de meme composition que Le beton du fût 110. Afin que le remplissage s'effectue de façon satisfaisante, te fût 110 est aLors placé sur une table vibrante. Au cours du remplissage, l'air et les gaz s'échappent par des passages 146 formés par exemple entre les bords périphériques de la plaque 140 et L'ouverture du fût 110. Lorsque la partie du fût située en dessous de La plaque anti-envol 140 est remplie de béton, Le couvercle 112 est moule directement au-dessus de cette plaque, de façon à venir affLeurer Le bord supérieur de La cloison latérale IlOa du fût, en remplissant ta rainure de clavage 120 et en venant en contact détroit avec la surface intérieure de l'ouverture du fût. Conformément à L'invention, Le couvercle 110 est également réalisé en beton renforce par des fibres métal tiques, de telte sorte que le conteneur constitue, comme dans Le mode de realisation précédent, un ensemble homogene et étanche presentant un module d'élasticité uniforme et, par consequent, dans Lequel les fissures et les fractures apparaissant avec les conteneurs de la technique antérieure sont supprimées. La structure du conteneur lui confère en outre une bonne résistance à la corrosion. De préférence, comme dans le mode de réalisation précédemment décrit, les surfaces intérieures du fût 110 ainsi que les surfaces de la plaque anti-envol 140 sont rugueuses afin de permettre une bonne adherence du béton qui est ensuite coulé contre ces surfaces. Bien entendu, l'invention n'est pas limite aux modes de réalisation qui viennent d'entre décrits à titre d'exemples, mais en couvre toutes les variantes. En particulier, on observera que les deux modes de réalisation décrits peuvent etre combines de différentes manieres. Ainsi, la technique de moulage du couvercle directement dans L'ouverture du fût décrite en référence à la figure 4 pourrait etre appliquée à des conteneurs non cylindriques. Inversement, l'utilisation d'un joint de clavage tel que représenté sur la figure 3 peut s'appliquer également à des conteneurs cylindriques. De façon comparable, les formes des rainures de clavage peuvent etre interverties. En outre, des conteneurs cylindriques peuvent etre équipés de patins d'appui et/ou de tiges de levage. Enfin, dans le mode de realisation de la figure 4, le couvercle anti-vol 140 peut être supprimé Lorsque les déchets sont plus denses que Le matériau de remplis- sage. REVENDICATIONS 1. Conteneur de stockage pour déchets radioactifs, comprenant un fût (10,110) pourvu d'une ouverture d'introduction des déchets, et un couvercle (12,112) d'obturation étanche de ladite ouverture, ce conteneur étant caractérisé par le fait qu'il est réalise totalement en béton renforcé par des fibres métalliques, y compris dans la zone de jonction entre le couvercle et le fût. 2. Conteneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que Le fût comporte, autour de ladite ouverture, au moins une rainure de clavage (20, 120). 3. Conteneur selon la revendication 2, caracterisé par le fait qu'il comprend au moins un joint de cla- vage (24) en béton renforce par des fibres métalliques, pénétrant simultanément dans la rainure de clavage (20) du fût et dans au moins une rainure de clavage (22) formee sur un bord périphérique (18) du couvercle. 4. Conteneur selon La revendication 3, caracterisé par le fait que le joint de cLavage (24) est forme à la fois dans Le prolongement d'une paroi latérale (lOa > du fGt et dans le proLongement du couvercle (12). 5. Conteneur selon la revendication 4, caracterisé par le fait que Le couvercle (12) comporte une partie de centrage (12a) qui pénètre dans ladite ouverture du fût. 6. Conteneur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par Le fait que chaque rainure de clavage (20, 22) a une largeur qui augmente en s'éloignant de ta surface sur laquelle cette rainure débouche. 7. Conteneur selon La revendication 2, caractérisé par le fait que Le couvercle (112) est coulé directement dans la rainure de clavage (120) du fût. 8. Conteneur selon La revendication 7, caracté- risé par le fait que la rainure de clavage (120) est formée dans Ladite ouverture. 9. Conteneur selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé par Le fait qu'une plaque anti-envol (140) en beton renforce par des fibres métalliques est encliquetée dans la rainure (120) formee dans ladite ouverture du fût, en retrait par rapport au couvercle (112). 10. Conteneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise par te fait qu'il comprend au moins un passage de remplissage (26, 144) par lequel du beton renforcé de fibres métalliques peut être injecté autour des déchets contenus dans Le conteneur. 11. Conteneur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le passage de remplissage (26) est formé dans une paroi latérale (10a) du fût et débouche à proximité du fond de ce dernier. 12. Conteneur selon les revendications 9 et 10 combinées, caractérisé par Le fait que Le passage de remplissage (144) est formé dans la plaque anti-envol (140). 13. Conteneur seLon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le fût (12) comporte des patins d'appui (14) en béton renforcé par des fibres métalliques, faisant saiLlie à partir de La surface extérieure du fond du fût. 14. Conteneur selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les surfaces intérieures du fut et du couvercle, ainsi que les surfaces définissant La zone de jonction, sont des surfaces rugueuses. 15. Conteneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les fibres métalliques sont des fibres choisies dans le groupe comprenant la fonte, l acier et l'acier inoxydable.