Brevet FR2659783A1 — publié le 19910920

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil, destinés à enlever le tritium d'un objet à traiter. Le tritium est un isotope radioactif de l'hydrogène. Il se comporte chimiquement de façon très analogue à l'hydrogène ordinaire et, en particulier, il peut remplacer l'hydrogène ordinaire dans les hydroxydes et dans l'eau. Lorsqu'un objet a été contaminé par de l'eau contenant du tritium, l'objet devient, en conséquence, radioactif; par exemple une paroi ou un sol de béton peuvent devenir radio- actifs de cette façon La mise en décharge ultérieure de l'objet, éventuellement après démolitionest plus coûteuse s'il doit être classé en tant que déchet à très faible niveau de radioactivité (c'est-à-dire ne présentant pas plus de 400 k Bq/t) plutôt qu'en tant que déchet exempt de radioactivité, il est même plus coûteux s'il doit être classé en tant que déchet à faible niveau de radioactivité (c'est-à-dire entre 400 k Bq et 12 G Bq/t); et il est encore plus coûteux s'il doit être classé en tant que déchet à niveau intermédiaire,(c'est-à-dire au-dessus de 12 G Bq/t). Selon la présente invention, on fournit un procédé destiné à enlever le tritium d'un objet, ce procédé compre- nant une irradiation de la surface de l'objet au moyen de micro-ondes, de façon à faire sortir, par vaporisation, l'eau de l'objet, puis à capter la vapeur d'eau ou à l'en- lever de la surface par l'intermédiaire d'un conduit d'ex- traction et à piéger toute la vapeur d'eau s'écoulant dans le conduit. L'invention fournit également un appareil destiné à enlever le tritium d'un objet, cet appareil comprenant une source de micro-ondes, un guide d'ondes destiné à trans- férer les micro-ondes, à partir de la sourcede façon telle qu'elles heurtent par incidence la surface de l'objet, un conduit d'extraction destiné à capter ou enlever la vapeur d'eau à partir de la surface, et un piège à eau destiné à piéger toute la vapeur d'eau qui s'écoule dans le conduit. L'invention fournit également un procédé et un appa- reil destinés à réduire la radioactivité d'un objet con- taminé par le tritium ou par de l'eau contenant du tritium. De préférence, le guide d'ondes dans lequel les micro-ondes sont transmises jusqu'à la surface de l'objet à traiter font partie du conduit d'extraction L'extrémité ouverte du conduit d'extraction, proche de la surface de l'objet à traiter,peut être entourée par des moyens des- tinés à absorber les micro-ondes, de façon telle qu'au cours du fonctionnement les micro-ondes qui frappent la surface soient principalement absorbées dans l'objet Le conduit d'extraction comporte de façon souhaitable des moyens, tels qu'un cyclone ou un filtre, destinés à retenir les particules, afin d'extraire du courant de gaz passant dans le conduit, les matières sous forme de particules solides, avant que le courant n'atteigne le piège à eau Le piège peut être un piège froid, ou bien il peut être un piège à tamis moléculaire convenable De façon souhaitable, l'extrémité ouverte du conduit d'extraction est munie de moyens destinés à assurer l'étanchéité de celle-ci par rapport à la surface, et le conduit incorpore des moyens d'extraction destinés à extraire les gaz de la partie du conduit située à proximité de la surface et à maintenir ainsi cette partie du conduit à une pression inférieure à celle de l'environnement. Le procédé convient particulièrement bien pour enlever le tritium des matériaux présentant une structure poreuse, tels que le béton, du fait que les micro-ondes pénètrent à plusieurs centimètres en-dessous de la surface, alors que typiquement le gros de la contamination se trouve dans les 10 centimètres en-dessous de la surface Diffé- rentes profondeurs de pénétration peuvent être obtenues grâce à un choix convenable de la fréquence des micro- ondes. L'irradiation de la surface de l'objet à traiter peut être d'une puissance suffisante pour provoquer l'écla- tement de la couche superficielle, en raison d'une vapori- sation explosive de l'eauou bien elle peut être d'une puissance inférieure suffisante cependant pour vaporiser l'eau, et pour permettre qu'elle soit enlevée de l'objet sans provoquer la formation de craquelures ni d'éclats. L'invention va maintenant être décrite à titre d'exemple seulement et en référence aux dessins d'accompa- gnement sur lesquels: la figure 1 représente une vue schématique d'un appareil destiné à réduire la radioactivité d'une paroi de béton contaminée par le tritium. et la figure 2 représente plus en détail une vue en perspective du système ou appareillage à micro-ondes de la figure 1. En se référant à la figure 1, on y voit représenté un appareil 10 destiné à retirer le tritium d'une paroi ou d'un mur 12 de béton contaminé Une chambre 14 rectangu- laire, comportant des parois en acier et ayant une extré- mité ouverte, est maintenue à proximité de la surface de la paroi 12 et elle comporte un soufflet 16 (ou garniture 16) d'étanchéité autour de son extrémité ouverte Juste au- dessus du soufflet 16 se trouve une surface 18 de treillis de fils métalliques;qui est fixée autour de la paroi exté- rieure de la chambre 14 et qui s'étend au-dessus d'une zone rectangulaire de la surface de la paroi 12 Un guide 20 d'ondes, métallique et rectangulaire, fait saillie dans la paroi supérieure de la chambre 14 de façon à s'étendre à 450 par rapport à la surface de la paroi 12; le guide 20 d'ondes comporte une extrémité ouverte 21 à l'intérieur de la chambre 14 à environ 50 mm de la paroi 12, l'extrémité 21 étant perpendiculaire à l'axe longitudinal du guide 20 d'ondes L'autre extrémité du guide 20 d'ondes communique avec une source 22 de micro-ondes, représentée schématique- ment, et décrite plus en détail ci-après en relation avec la figure 2. Un conduit 25 d'extraction communique avec la chambre 14, et s'étend avec interposition d'un filtre 28, (pour retenir avec une grande efficacité des particules en suspension dans l'air et susceptible d'être nettoyé par impulsions) et d'un piège 30 à eau jusqu'à une pompe 32 d'extraction d'air Le piège 30 à eau comporte un lit com- pacté de granulés de zéolite de synthèse, lequel absorbe toute la vapeur d'eau qui s'écoule dans le conduit 25. En se référant à la figure 2, on observe une source 22 de micro-ondes, comprenant un générateur 35 de micro- ondes de 896 M Hz, à puissance variable de 25 k W, qui trans- met des micro-ondes dans un guide 36 d'ondes, métallique et rectangulaire de 248 sur 124 mm, qui a une longueur totale d'environ 3,5 m et dont la partie d'extrémité est le guide d'ondes Le guide 36 d'ondes comporte des coudes, si bien que la partie 20 est inclinée vers le bas à 450, par rapport à la surface de la paroi 12 de béton, et que la longueur totale du guide 36 d'ondes est telle que l'impé- dance sous charge globale équivaut à celle du générateur Une partie 38 servant à l'accord au moyen de quatre plots, située à proximité de la partie 20 d'extrémité, permet un ajustement plus précis de l'impédance Un dispo- sitif 40 de circulation, refroidi à l'eau, protège le géné- rateur 35 des micro-ondes réfléchies vers l'arrière le long du guide 36 d'ondes Le guide 36 d'ondes est également muni d'un dispositif 42 d'entrée d'air, si bien que ce guide d'ondes peut être purgé de la poussière de façon continue. L'appareil 10 représenté sur les figures 1 et 2 peut être monté sur un chariot (non représenté) comportant un vérin (non représenté), si bien que la chambre 14 peut être déplacée pour explorer toute la surface de la paroi 12, en déplaçant le chariot en va-et-vient et en soulevant ou en abaissant la chambre à l'aide du vérin. Lors du fonctionnement, la pompe 32 d'extraction est mise sous tension, et elle extrait ainsi l'air de la chambre 14 en provoquant un écoulement continu et régulier de l'air le long du guide 36 d'ondes, à partir de l'entrée 42 d'air et jusque dans la chambre 14 Le générateur 35 est alors mis en fonctionnement avec, typiquement, une puis- sance d'environ 6 k W Les micro-ondes pénètrent d'environ mm dans la paroi 12, en provoquant la vaporisation de l'eau, et cette vapeur d'eau passe dans les pores du béton pour pénétrer dans la chambre 14 et être transportée en même temps que l'écoulement d'air jusque dans le piège 30 à eau Aux puissances élevées, par exemple 20 k W, le béton subit des craquelures et/ou forme des éclats, de façon telle qu'il se produit également de la poussière, mais celle-ci est captée par le filtre 28 de retenue des parti- cules en suspension dans l'air Le treillis métallique 18 réduit à un minimum la fuite d'énergie des micro-ondes à partir du béton A intervalles réguliers au cours du fonc- tionnement 1 le filtre 28 est nettoyé grâce à des impulsions en sens inverse, et la poussière rassemblée peut être enlevée de l'unité 28 filtrante Il peut être également nécessaire de recharger périodiquement le piège 30 à eau en granulés frais de zéolite. Lorsque la paroi 12 de béton a été, à un stade anté- rieur, contaminée par du tritium gazeux (par exemple HT) ou par de l'eau contenant du tritium (par exemple HTO), les atomes de tritium remplacent typiquement les atomes d'hydrogène, soit dans l'eau qui n'est pas liée au béton, ( eau présente dans les pores),soit dans l'eau d'hydrata- tion liée au béton, soit dans les groupes hydroxyles fai- sant intrinsèquement partie du béton Grâce à un traitement prolongé par la chaleurtoutes ces différentes formes peu- vent être éliminées, bien que les formes les moins liées puissent être éliminées plus facilement L'appareil 10 permet en conséquence d'enlever sensiblement tout le tri- tium présent dans la zone superficielle du béton (o la plus grande partie des atomes de tritium se trouvent en fait rassemblés) et de les piéger dans les granulés de zéolite du piège 30 à eau En conséquence, ceci peut abaisser de façon significative la radioactivité du béton, en permettant ainsi de le mettre en décharge de manière plus économique. REVENDICATIONS 1 Procédé pour enlever le tritium d'un objet ( 12), procédé caractérisé en ce qu'il comporte l'irradiation de la surface de l'objet ( 12) au moyen de micro-ondes afin de faire sortir l'eau, par vaporisation, de l'objet ( 12), la captation de la vapeur d'eau à partir de la surface, par l'intermédiaire d'un conduit ( 14, 25) d'extraction et le piégeage de toute la vapeur d'eau s'écoulant dans le conduit. 2 Appareil destiné à enlever le tritium d'un objet ( 12), appareil caractérisé en ce qu'il comporte une source ( 22) de micro-ondes, un guide ( 20) d'ondes destiné à trans- férer les micro-ondes à partir de la source de façon à ce qu'elles arrivent en incidence sur une surface de l'objet ( 12), un conduit ( 25) d'extraction destiné à capter la vapeur d'eau à partir de la surface, et un piège ( 30) à eau destiné à piéger toute la vapeur d'eau s'écoulant dans le conduit. 3 Procédé de réduction de la radioactivité d'un objet contaminé par le tritium ou par de l'eau contenant du tritium, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte l'irradiation de la surface de l'objet ( 12) au moyen de micro-ondes afin de faire sortir, par vaporisation, l'eau de l'objet, la captation de la vapeur d'eau à partir de la surface, par l'intermédiaire d'un conduit ( 25) d'extraction et le piégeage de toute la vapeur d'eau s'écoulant dans le conduit. 4 Procédé selon la revendication 1 ou 3, caracté- risé en ce que l'irradiation de la surface est effectuée avec une puissance suffisante pour provoquer l'éclatement explosif de la couche superficielle de l'objet à traiter. Appareil destiné à réduire la radioactivité d'un objet contaminé par du tritium ou par de l'eau contenant du tritium, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte une source ( 22) de micro-ondes, un guide ( 20) d'ondes des- tiné à transmettre les micro-ondes à partir de la source afin qu'elles arrivent en incidence sur la surface de l'objet ( 12), un conduit ( 25) d'extraction destiné à capter la vapeur d'eau à partir de la surface, et un piège ( 30) à eau destiné à piéger toute la vapeur d'eau s'écoulant dans le conduit ( 25). 6 Appareil selon la revendication 2 ou 5, caracté- risé en ce que le guide ( 14) d'ondes fait partie du conduit d'extraction. 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité ouverte du conduit d'extraction qui, en cours de fonctionnement, est adjacent à la surface de l'objet ( 12) à traiter, est entourée par des moyens ( 18) destinés à absorber les micro-ondes. 8 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 2, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend égale- ment, à l'intérieur du conduit d'extraction ( 25), un dispo- sitif ( 28) d'enlèvement des particules, ce dispositif étant agencé de manière à retenir et enlever les matières, sous forme de particules solides, présentes dans le courant de gaz pas- sant dans le conduit, avant que le courant atteigne le piège ( 30) à eau. 9 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions,2 ou 5 à 8, caractérisé en ce que le piège ( 30) à eau comporte un piège équipé de tamis moléculaire. Appareil 'lon l'une quelconque des revendica- tions, caractérisé en ce que l'extrémité ouverte du conduit d'extraction, qui, au cours du fonctionnement, est voisine de la surface de l'bjet ( 12) à traiter, est munie de moyens ( 16) permettant d'assurer son étanchéité par rapport à la surface, et en ce que le conduit ( 25) incorpore des moyens d'extraction des gaz à partir de la partie ( 14) du conduit, près de la surface, qui permettent ainsi de main- tenir la partie ( 14) du conduit à une pression inférieure à celle de l'environnement.