Brevet FR2665976A1 — publié le 19920221

APPAREIL DE DENITRATION CONTINUE PAR CHAUFFAGE PAR MICRO-ONDES La présente invention concerne un appareil de traite- ment continu pour chauffer et dénitrer une solution de ni- trate telle qu'une solution de nitrate de plutonium, de ni- trate d'uranyle, d'un mélange de ceux-ci ou analogues et transformer la solution de nitrate en poudre d'oxyde Plus particulièrement, la présente invention concerne un ap- pareil pour chauffer et dénitrer continuellement et effica- cement la solution de nitrate de combustibles nucléaires par des micro-ondes. Des procédés et appareils de divers systèmes ont été mis au point jusqu'à présent pour chauffer et dénitrer la solution de nitrate de combustibles nucléaires, telle qu'une solution de nitrate de plutonium, de nitrate d'ura- nyle, d'un mélange de ceux-ci ou analogues, récupérée par retraitement de combustibles nucléaires usés et pour trans- former celle-ci en un produit dénitré composé d'oxydes au moyen de microondes Comme appareil de traitement continu en particulier, un appareil du type à vis (par exemple la publication de brevet japonais NO 22554/1988) et un ap- pareil du type à plateau tournant utilisant une pluralité de cuves (par exemple la publication de brevet japonais NI 79394/1987) ont été proposés. L'avantage du procédé qui transforme la solution de nitrate en produit dénitré en chauffant et en dénitrant la solution de nitrate par des micro-ondes est que le produit dénitré résultant devient un corps alvéolaire poreux parce que le matériau à traiter est chauffé de l'intérieur par les micro-ondes. Cependant, le produit dénitré obtenu effectivement en utilisant l'appareil de traitement continu classique pré- cité est généralement dur et massif et n'est pas entière- ment satisfaisant du point de vue de la maniabilité du pro- duit et de la facilité de déchargement de l'appareil Les caractéristiques d'entretien et d'inspection de l'appareil de l'art antérieur ne sont pas non plus satisfaisantes. La présente invention a pour objet de proposer un ap- pareil de dénitration continue par chauffage par micro- ondes dans lequel le produit dénitré résultant est un oxyde pulvérulent qui est poreux, tendre et donc facile à manipu- ler et à décharger. La présente invention a pour autre objet de proposer un appareil de dénitration par chauffage par micro-ondes qui peut effectuer un traitement continu efficacement. Pour atteindre les objets précités, un appareil de dé- nitration continue par chauffage par micro-ondes selon la présente invention comprend un four dans lequel des micro- ondes sont appliquées et un tambour rotatif cylindrique comportant un axe rotatif horizontal et disposé de manière à tourner dans le four Le tambour rotatif a sa surface pé- riphérique externe composée d'un élément diélectrique pour micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire Une auge pour stocker une solution de nitrate de combustible nucléaire en tant que substance à traiter est disposée dans le four en dessous du tambour rotatif dans l'agencement de manière qu'une portion inférieure de la surface périphérique exter- ne du tambour rotatif soit immergée dans la solution de ni- trate stockée dans l'auge Un dispositif de chauffage est disposé dans le four au-dessus du tambour rotatif de maniè- re à pouvoir chauffer la surface périphérique externe du tambour rotatif à l'opposé du dispositif de chauffage Un racloir est disposé dans le four pour enlever par raclage un produit dénitré issu de la solution de nitrate et formé sur la surface périphérique externe du tambour rotatif en- tre le dispositif de chauffage et l'auge Le four est en outre doté d'un orifice de distribution de solution pour distribuer la solution de nitrate dans l'auge, d'un orifice de décharge de produit dénitré pour décharger le produit dénitré hors du four, et d'un orifice d'échappement de gaz pour évacuer un gaz créé dans le four. Avec l'appareil de la présente invention ayant la structure décrite cidessus, la rétention de la solution à traiter, le chauffage et la dénitration de la solution par micro-ondes, le chauffage et le séchage du produit dénitré résultant par le dispositif de chauffage, le raclage du produit dénitré séché ont lieu séquentiellement dans l'or- dre précité à des positions spécifiques sur la surface pé- riphérique externe du tambour rotatif tandis que le tambour rotatif effectue une rotation, et le chauffage et le trai- tement de dénitration continus peuvent être réalisés ef- ficacement. En particulier, dans la présente invention, la solu- tion de nitrate à traiter est retenue par les trous indivi- duels de l'élément diélectrique de micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire qui est fixé sur la surface périphéri- que externe du tambour rotatif et est chauffée et dénitrée dans chaque trou pour former un corps alvéolaire Il est donc possible d'obtenir une poudre dtoxyde qui est tendre, d'une grosseur de particules uniforme et qui peut être fa- cilement déchargée par raclage du produit dénitré et alvéo- laire formé sur la surface de l'élément diélectrique de micro-ondes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description dé- taillée suivante du mode de réalisation préféré de la pré- sente invention, référence étant faite aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe illustrant un mode de réalisation de l'appareil de la présente invention; La figure 2 est une vue en plan d'un tambour rotatif utilisé dans l'appareil de la présente invention; et La figure 3 est une vue en coupe illustrant un autre mode de réalisation de l'appareil de la présente invention. La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un ap- pareil de dénitration continue par chauffage par micro- ondes selon la présente invention Un tambour rotatif cy- lindrique 2 comportant un axe rotatif horizontal est disposé de manière à tourner dans un four 1 dans lequel des micro-ondes sont appliquées depuis des guides de micro- ondes 3, 3 Une auge 4 pour stocker une solution de nitrate de combustibles nucléaires telle qu'une solution de nitrate de plutonium, de nitrate d'uranyle ou analogue en tant que substance à traiter est disposée en dessous du tambour ro- tatif 2 dans le four 1 et la solution est distribuée depuis un orifice de distribution de solution 5 dans l'auge 4 La position de l'auge et la quantité distribuée de la solution sont déterminées de manière qu'une partie de la portion in- férieure de la surface périphérique externe du tambour ro- tatif 2 soit immergée dans la solution stockée dans l'auge. Un dispositif de chauffage 6 est disposé dans le four 1 au- dessus du tambour rotatif 2 et peut chauffer le produit dé- nitré qui est formé sur la surface périphérique externe du tambour rotatif 2 Un racloir 7 pour racler le produit dé- nitré d'oxydes formé sur la surface périphérique externe du tambour rotatif est disposé entre le dispositif de chauf- fage 6 et l'auge 4 en aval du dispositif de chauffage 6 d'après le sens de rotation du tambour rotatif 2 Un ori- fice de décharge 8 est prévu pour le four 1 pour décharger le produit dénitré qui a été raclé L'orifice de décharge 8 de produit dénitré peut empêcher la fuite de micro-ondes. Un orifice d'échappement de gaz 9 est disposé en haut du four 1 pour évacuer la vapeur d'eau et la vapeur d'acide nitrique qui sont créées par le chauffage et la dénitration de la substance à traiter dans le four 1 et les oxydes d'azote qui sont formés lors de la décomposition de l'acide nitrique Sur la figure 1, la référence 10 indique un con- trôleur de micro-ondes pour régler le champ de micro-ondes dans le four 1 et la référence 11 désigne une fenêtre d'inspection pour observer la condition de chauffe dans le four 1 de l'extérieur. Comme représenté sur la vue partielle à plus grande échelle de la figure 1 et sur la figure 2, la périphérie externe du tambour rotatif 2 a une structure dans laquelle un élément diélectrique de micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire 13 est monté sur une feuille compacte 12 d'un diélectriwue pour micro-ondes Du nitrure de silicium et de l'oxyde de zirconium à transmissibilité de micro-ondes re- lativement élevée sont de préférence utilisés comme maté- riau diélectrique pour micro-ondes. Le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus est le suivant Tout d'abord, lorsque partie de la portion in- férieure de l'élément diélectrique de micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire 13 formant la surface péri- phérique externe du tambour rotatif 2 est immergée dans la solution de nitrate du combustible nucléaire qui est sto- ckée dans l'auge 4 pour atteindre un niveau prédéterminé, la solution est retenue dans les trous individuels de l'élément en feuille, poreux ou alvéolaire 13 La solution retenue sur la surface périphérique externe du tambour ro- tatif 2 se déplace progressivement par la rotation du tam- bour rotatif dans l'espace dans le four 1 dans lequel les micro-ondes sont appliquées, est chauffée et concentrée par les micro-ondes puis dénitrée pour former un corps alvéo- laire De cette façon, le produit dénitré alvéolaire est formé sur la surface de l'élément diélectrique de micro- ondes 13 sur la surface périphérique externe du tambour rotatif 2 Le produit dénitré se déplace progressivement jusqu'à la portion supérieure dans le four 1 par la rota- tion du tambour rotatif 2 et est ensuite chauffé à une température comprise entre 400 et 5000 C environ par le dis- positif de chauffage 6, de manière que l'humidité et le ra- dical de nitrate restants dans le produit dénitré s'évapo- rent et se décomposent, formant des oxydes secs dont l'état d'oxydation s'est développé Les oxydes se déplacent vers ' le bas jusqu'à la portion du racloir 7 par la rotation du tambour rotatif 2, sont raclés par le racloir 7 puis sont déchargés à l'extérieur du four 1 depuis l'orifice de dé- charge 8 de produit dénitré. La surface du tambour rotatif 2, une fois que le pro- duit dénitré est raclé, continue de tourner progressive- ment, est de nouveau immergée dans la solution à traiter dans l'auge 4, et retient la solution dans l'élément di- électrique de micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire 13 sur sa surface externe De cette façon, la dénitration par le chauffage par micro-ondes, le chauffage et le sécha- ge du produit dénitré résultant par le dispositif de chauf- fage 6 et le raclage du produit dénitré séché se répètent dans cet ordre par la rotation du tambour rotatif 2. Au cours du raclage du produit dénitré par le racloir 7, une partie du produit projeté depuis chaque trou de l'élément diélectrique de micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire 13 est raclée L'autre partie du produit dénitré restant dans chaque trou tourne en tant que telle par la rotation du tambour rotatif 2, vient en contact avec la so- lution dans l'auge 4 et est dissoute et traitée au cours du cycle suivant. La solution à distribuer dans l'auge 4 est de préfé- rence une solution relativement concentrée à forte viscosi- té Pour concentrer la solution dans l'auge, un dispositif de chauffage externe 14 pouvant contrôler la température peut être disposé sur la paroi externe de l'auge 4, placé à l'extérieur du four comme représenté sur-la figure 1. De plus, comme représenté sur la vue partielle à plus grande échelle de la figure 1, un dispositif de chauffage à contrôle de température 15 peut en outre être disposé dans l'élément diélectrique de micro-ondes 13 sur la surface pé- riphérique externe du tambour rotatif 2 L'élément diélec- trique 13 est chauffé par le dispositif de chauffage 15 et la solution retenue par l'élément diélectrique chauffé 13 est chauffée et concentrée sur l'élément diélectrique 13 avant d'entrer dans le champ de micro-ondes Ainsi, la so- lution dont la concentration est devenue plus élevée que celle de la solution dans l'auge 4 peut être chauffée et dénitrée plus efficacement par les micro-ondes. Si une projection de métal, par exemple du dispositif de chauffage 6, a lieu dans le champ des micro-ondes, elle entraine une décharge électrique Par conséquent, une pla- que de protection de micro-ondes 16 peut de préférence être disposée autour du dispositif de chauffage 6. Il est également possible, comme représenté sur la fi- gure 3, de disposer un élément d'absorption de micro-ondes 17 tel que du carbure de silicium à la place du dispositif de chauffage 6, pour appliquer des micro-ondes via des gui- des de micro-ondes 18, 18 sur l'élément d'absorption de micro-ondes 17 pour entraîner une production de chaleur dans ce dernier et donc chauffer le produit dénitré sur la surface du tambour rotatif 2 Dans la présente description, un moyen de production de chaleur utilisant l'élément d'ab- sorption de micro-ondes tel que représenté sur la figure 3 est également sous-entendu dans le terme "dispositif de chauffage" au sens large. Le chauffage et la dénitration du produit dénitré par le dispositif de chauffage 6 peuvent être effectués plus efficacement en disposant un dispositif soufflant 19 par exemple un ventilateur au-dessus du dispositif de chauffage 6 comme représenté sur la figure 1 afin de distribuer de l'air ou un gaz inerte (tel que de l'azote ou de l'argon) à partir du dispositif soufflant 19 et de chauffer et sécher le produit dénitré par le gaz chauffé par le dispositif de chauffage 6 Dans ce cas, la surface inférieure de la pla- que de protection de micro-ondes 16 est ouverte sous la forme d'une grille ou d'un trou circulaire Même si l'ou- verture est formée dans la plaque de protection de micro- ondes 16, les micro-ondes peuvent être protégées si l'épaisseur de la plaque de protection de micro-ondes est de deux fois le diamètre de l'ouverture. Selon l'appareil de la présente invention ayant la structure décrite cidessus, le chauffage et la dénitration par micro-ondes et, en outre, le chauffage et le séchage par le dispositif de chauffage ont lieu tandis que la solu- tion à traiter est retenue dans les trous individuels de l'élément diélectrique de micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire En conséquence, une poudre d'oxyde dénitrée po- reuse, tendre et pouvant être déchargée facilement, peut être obtenue et en outre, un traitement efficace peut être effectué efficacement. La structure de l'appareil peut être constituée en disposant simplement l'élément diélectrique de micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire sur la surface périphéri- que externe d'un filtre de tambour, par exemple, utilisé classiquement par le passé, et en combinant ceux-ci avec un four de chauffage par micro-ondes et un dispositif de chauffage Par conséquent, l'appareil de la présente inven- tion peut être fabriqué facilement en utilisant la techno- logie existante. REVENDICATIONS 1 Appareil de dénitration continue par chauffage par micro-ondes caractérisé en ce qu'il comprend un four ( 1) dans lequel des micro-ondes sont ap- pliquées; un tambour rotatif cylindrique ( 2) comportant un axe rotatif horizontal et disposé de manière à tourner dans ledit four ( 4), ledit tambour rotatif ayant sa surface pé- riphérique externe composée d'un élément diélectrique de micro-ondes en feuille, poreux ou alvéolaire ( 13); une auge ( 4) pour stocker une solution de nitrate d'un combustible nucléaire en tant que substance à traiter, la- dite auge étant disposée dans ledit four ( 1) en dessous du- dit tambour rotatif ( 2) dans l'agencement de manière qu'une portion inférieure de la surface périphérique externe dudit tambour rotatif soit immergée dans ladite solution de ni- trate stockée dans ladite auge ( 4); un dispositif de chauffage ( 6) disposé dans ledit four ( 1) au-dessus dudit tambour rotatif ( 2) de manière à pouvoir chauffer la surface périphérique externe dudit tam- bour rotatif à l'opposé dudit dispositif de chauffage ( 6); un racloir ( 7) disposé dans ledit four ( 1) pour enle- ver par raclage un produit dénitré issu de ladite solution de nitrate et formé sur la surface périphérique externe du- dit tambour rotatif entre le dispositif de chauffage ( 6) et ladite auge ( 4). un orifice de distribution de solution ( 5) fourni au- dit four pour distribuer ladite solution de nitrate dans ladite auge; un orifice de décharge ( 8) de produit dénitré fourni audit four pour décharger le produit dénitré hors dudit four; et un orifice d'échappement de gaz ( 9) fourni audit four pour évacuer un gaz créé dans ledit four, de manière que la rétention de ladite solution de ni- trat sur la surface périphérique externe dudit tambour ro- tatif ( 2),le chauffage et la dénitration de ladite solution de nitrate par micro-ondes, le chauffage et le séchage du- dit produit dénitré par ledit dispositif de chauffage, le raclage dudit produit dénitré de la surface périphérique externe du tambour rotatif peuvent avoir lieu en continu en la séquence décrite ci-dessus tandis que ledit tambour ro- tatif effectue une rotation. 2 Appareil de dénitration continue par chauffage par micro-ondes selon la revendication 1, dans lequel une pla- que de protection de micro-ondes ( 16) est disposée autour dudit dispositif de chauffage. 3 Appareil de dénitration continue par chauffage par micro-ondes selon la revendication 1, dans lequel un dis- positif de chauffage externe ( 14) de contrôle de tempéra- ture est disposé sur la paroi externe de ladite auge ( 4), placé à l'extérieur dudit four ( 1). 4 Appareil de dénitration continue par chauffage par micro-ondes selon la revendication 1, dans lequel un dis- positif de chauffage de contrôle de température ( 15) est disposé dans ledit élément diélectrique de micro-ondes ( 13) sur la surface périphérique externe dudit tambour rotatif ( 2).