Brevet FR2666167A1 — publié le 19920228

i L'invention concerne un procédé et un dispositif destinés à la décontamination d'une substance contaminée par la radioactivité en raison de sa situation dans une centrale nucléaire ou son équivalent, ainsi qu à un procédé et à un dispositif destinés à la décontamination des matériaux utilisés pour ladite décontamination. Dans une centrale nucléaire, au cours d'un certain temps, des substances radioactives sont produites sur des appareils divers ou sur des parties d'appareils. Ces appareils ou parties d'appareils sont découverts lorsqu'ils sont remplacés, au moment des inspections de routine ou des réfections. Autrement, s'il n'y a pas de remplacement des appareils ou des parties d'appareils, certains appareils contaminés ont été conçus pour être recouverts d'une couche. Les substances contaminées ont un degré de radioactivité situé au-delà de la norme prévue selon les standards de sécurité Les substances de taille importante sont découpées et déposées, ainsi que les substances de petite taille, dans des réservoirs de métal qui sont placés dans certains endroits, comme des mines abandonnées, ou stockés ou déchargés dans des emplacements construits dans des régions peu habitées et loin des zones urbaines. Dans la présente invention, les termes "stockés et déchargés" seront remplacés par le mot "déchargés" pour plus de facilité. Le volume desdites substances contaminées augmente chaque année, en raison du fonctionnement des centrales nucléaires, ce qui entraîne un manque de place pour décharger ces substances De nouvelles décharges deviennent alors nécessaires Cependant, des problèmes sociaux sont causés par les habitants vivant à proximité qui s'opposent à la création desdites décharges La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes L'objet de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif pour la décontamination des substances radioactives pour obtenir un degré de radioactivité inférieur à ceux préconisés par les normes de sécurité et permettre ainsi à ces substances d'être traitées comme des déchets industriels ordinaires et d'être déchargées sur des surfaces beaucoup plus petites. Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif pour la décontamination des matériaux utilisés dans la décontamination desdites substances, qui comporte la décontamination complète desdits matériaux, la régénération des matériaux permettant de pouvoir les réutiliser. Le procédé de décontamination des substances radioactives comporte le nettoyage desdites substances en utilisant un appareil contenant un liquide, qui a les moyens d'un vibreur à ultra-sons. Le dispositif pour la décontamination des substances radioactives comprend un récipient qui contient du liquide, qui a les moyens d'un vibreur à ultra-sons. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs Ils représentent un mode de réalisation préféré selon l'invention Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 représente schématiquement les appareils de décontamination selon la présente invention, dans lesquels les matériaux utilisés pour la décontamination de la substance radioactive sont soumis à la décontamination. La figure 2 représente une vue en section d'un appareil relié aux appareils représentés à la figure 1. La figure 3 représente une vue partielle détaillée des appareils représentés à la figure 1. La figure 4 représente un schéma des appareils de décontamination de la substance radioactive. L'appareil représenté à la figure 4 est un moyen pour soumettre la substance radioactive à l'effet d'une grenailleuse. La présente invention permet l'utilisation d'une sableuse à la place d'une grenailleuse qui en fait sont interchangeables. Les particules abrasives des deux appareils peuvent être utilisées Par exemple, on a utilisé les particules abrasives de fer, de forme hémisphérique Cependant, les bouts de fil métallique, le sable ou la poudre de verre peuvent être utilisés selon les besoins. Dans ladite figure, 1 désigne un compresseur à air dans lequel l'air compressé est maintenu dans un réservoir à air 2 et les particules abrasives sont soufflées à travers une tuyère 6 par l'ouverture des valves 3 et 5 des réservoirs 2 et 4 respectivement 7 désigne une chambre à découper et 8 un tuyau conducteur 9 désigne des moyens de génération de pression négative de type éjecteur reliés au réservoir 2 qui sont destinés à opérer par l'ouverture de la valve 10 L'équipement de génération de pression négative est relié à une bouche d'aspiration 13 par une chambre de filtration 11 et des moyens de séparation 12 14 désigne une boite de rétention destinée à la poudre résiduelle contaminée Les moyens de séparation 12 comprennent un cylindre 15 situé au-dessus, un cylindre intermédiaire 16 et une trémie 17 Le cylindre intermédiaire 16 est pourvu d'un cône d'inversement 18 19, 20 et 21 désignent une ouverture, un tamis vibreur et une bouche d'introduction des particules abrasives non traitées. Ledit cylindre 15 est placé autour d'un cylindre de décharge 22 dont l'entrée de l'orifice est tangentielle, ce qui conduit les particules abrasives 23 et la poudre résiduelle à entrer dans le cylindre intermédiaire en tourbillonnant La poudre résiduelle entre en collision avec ledit cône d inversement 18, provoquant son retour vers le haut et son passage par le cylindre de décharge 22, son entrée dans la chambre de filtration 11, puis dans la boite de rétention En même temps, les particules abrasives 23, ayant une taille plus grande, tourbillonnent avec la force centrifuge à l'intérieur du cylindre intermédiaire 16, puis pénètrent dans la trémie 17 par l'ouverture 19 et elles sont aspirées. 24 désigne une chambre de sous-filtrage. désigne une substance radioactive qui est tournée par un appareil porteur, non représenté dans la figure, de façon que toute la surface de ladite substance soit exposée à l'action des particules abrasives. Dans ce cas, par exemple, ladite substance 25 est un élément en fer comportant à sa surface une couche non corrosible Une couche composée d'oxyde de zinc est habituellement située sous ladite couche non corrosible et une couche composée de résine époxy est située par-dessus. En ce qui concerne les substances radioactives, il en existe qui proviennent de la formation du tartre dans une chaudière, dans une turbine, sur la lame d'une turbine ou dans un réservoir à pompe, programmée pour plonger en cas d'urgence, dont la paroi interne a été enduite Plus généralement, lorsque sur des surfaces métalliques, la poussière ou son équivalent se solidifie en se mélangeant avec le revêtement, le tartre ou l'huile, ces couches de poussière ne peuvent pas être enlevées en essuyant, mais seulement par une forte décontamination. Par exemple, ladite substance 25 a 800 CPM sur le compteur Geiger. La couche de surface sur la substance 25 a été retirée en l'exposant à des jets de particules abrasives en provenance de la tuyère 6 par l'action d'une grenailleuse représentée à la figure 4 La radioactivité de la substance 25 après avoir retiré la couche de surface-était de 120 CPM. La substance a alors été lavée dans du chlorure de méthylène par exemple Le lavage était conduit dans une chambre de nettoyage reliée à des moyens d'adsorption utilisant le charbon actif (non représentés) Après le lavage, le compte de radioactivité était tombé à 30 CPM. Ensuite, la substance 25 a été rincée dans de l'eau contenant un agent au chélate et un tensioactif, décrit plus loin, dans des moyens utilisant du chélate liquide et équipés de moyens vibreurs ultrasoniques La radioactivité de la substance 25 après le rinçage était de O CPM D'après les normes de sécurité, les appareils ou leurs éléments ayant O CPM ont la possibilité d'être utilisés dans une station nucléaire ou son équivalent et ils peuvent être soumis à la fusion et à la récupération comme des déchets industriels ordinaires Les substances mentionnées ci- dessus ont donc été transportées hors de la centrale nucléaire pour être fondues dans un haut- fourneau pour être récupérées comme métal. Pendant ledit lavage, le Fréon R 113 (marque déposée) et les alcools, aussi bien que le chlorure de méthylène peuvent être utilisés De même, au lieu du lavage, on peut nettoyer la surface en décapant avec du tissu et des solvants Après ledit lavage, le liquide utilisé est purifié et précipité par vaporisation à la chaleur et par liquéfaction par refroidissement, selon le traitement utilisant l'appareil de purification montré à la figure 1 Les solvants purifiés résultants ont une radioactivité très faible équivalant O CPM. Lorsque le tissu est utilisé pour la décontamination, on l'incinère et la cendre qui en résulte est placée dans du béton Dans ce cas, le volume du tissu utilisé sera fortement réduit par l'incinération Quand le liquide de nettoyage contient une grande partie de poudre résiduelle, le liquide est soumis à un filtrage. Les appareils représentés sur les figures 1 et 2 sont utilisés pour enlever les particules abrasives utilisées dans ladite décontamination Dans la figure 1, 28 désigne les moyens de lavage et comme exemple un réservoir 29 en acier inoxydable garni d'un tamis ayant une rotation universelle est relié à des moyens de conduite 30 31 et 32 représentent respectivement les moyens d'introduction des particules abrasives et les moyens de diffuser le liquide de nettoyage Ces moyens sont réalisés comme montrés à la figure 3. Les moyens de nettoyage 28 sont composés de moyens de pré- lavage 33 et de moyens de lavage principal qui ont une différence de niveau Lesdits moyens d'introduction 31 sont équipés d'un appareil de levage, comme indiqué figure 3, et lorsqu'un récipient 35 contenant des particules abrasives est élevé jusqu'à la position voulue, il est incliné pour verser les particules abrasives dans un chargeur 36 37 désigne une vis Lesdits moyens de lavage 28 sont reliés à des moyens d'adsorption 38 utilisant du charbon actif Dans la figure 3, 39 désigne des moyens de rétention Dans la figure 4, 40 désigne des moyens de filtrage, dont les détails sont omis, dans lesquels, par exemple, de la poudre résiduelle mélangée avec du liquide de lavage est placée entre deux morceaux de filtres en tissu et soumises à une pression sur les surfaces externes des tissus, de façon à être exprimée 41 et 42 désignent respectivement une ouverture de décharge des particules abrasives et une voie de décharge de la poudre résiduelle Dans la figure 3, 43 est un appareil de séchage. 44 est un solvant organique comme liquide de lavage, par exemple du chlorure de méthylène En ce qui concerne le liquide de lavage, les solvants de type Fréon (marque déposée), les solvants organiques chlorés et les alcools, ainsi que le chlorure de méthylène, peuvent être utilisés selon les besoins. , 46 et 47 désignent respectivement un réservoir, une pompe et des moyens de purification. Les moyens 47 comprennent un appareil de chauffage 48, des moyens de refroidissement 49 et un plan de récupération 50, dans lesquels le cholure de méthylène est chauffé, vaporisé et liquéfié par contact avec les moyens de refroidissement 49, et le liquide obtenu est égoutté sur le plan de récupération 50 pour être versé dans le réservoir 51 52 et 53 désignent respectivement un congélateur et une pompe. Les moyens d'adsorption 38 seront expliqués dans ce qui suit. Les moyens 38 utilisent du charbon actif Il est recommandé d'utiliser un dispositif d'adsorption conventionnel au charbon actif Dans la présente invention, un dispositif d'adsorption au gaz utilisant le charbon actif a été utilisé tel que décrit dans l'invention précédente (demande de brevet N O 76089/1989) par les demandeurs de l'invention Les lignes générales de cet appareil d'adsorption vont être décrites, mais la description graphique détaillée est omise: quand le gaz est adsorbé, le charbon actif dans un récipient approprié est refroidi par un appareil à refroidir 54 et le gaz de chlorure de méthylène est adsorbé dans les mêmes conditions Lorsque le gaz a été adsorbé, ledit charbon actif est chauffé, dans un appareil de chauffage non représenté, et dans les mêmes conditions un courant d'air chaud est envoyé pour la désorption utilisant le même courant d'air chaud Le courant d'air contenant ledit gaz est refroidi en-dessous du point d'ébullition par des moyens de liquéfaction, non représentés, pour récupérer le solvant. Ensuite, une partie du gaz qui a échappé à la liquéfaction est refroidie au-dessous de son point de congélation, pour être congelée Le gaz congelé est chauffé et liquéfié pour être récupéré Ainsi la plus grande partie du gaz est récupérée. Dans la figure 1, le chlorure de méthylène ainsi récupéré est renvoyé vers les moyens de purification 47 56 et 57 désignent des souffleries et 58 est une voie de décharge pour l'air propre. Le fonctionnement du dispositif représenté aux figures 1 et 3 sera décrit ci-après Les particules abrasives o sont collées de la poudre résiduelle contaminée radioactivement sont versées vers les moyens de pré-lavage 33 appartenant aux moyens de lavage 28, par des moyens de versement 31, puis arrosées de chlorure de méthylène avec des moyens d'arrosage 32 et lavées pendant la rotation d'un tambour à filtre 29, puis avancent dans la direction de la flèche A dans la figure 3, en perdant ladite poudre résiduelle, enfin elles tombent dans des moyens principaux de lavage 34 Dans ce cas, le chlorure de méthylène dissout correctement la couche de résine époxy et la couche d'oxyde de zinc Et dans les moyens principaux de lavage 34, elles sont nettoyées de façon similaire avec du chlorure de méthylène pour perdre la poudre résiduelle Le liquide de nettoyage déchargé desdits moyens de pré-nettoyage 33 atteint des moyens de filtrage 40 et il est filtré pour être séparé de la poudre résiduelle, puis il entre dans un réservoir 45 d'o il est transféré vers des moyens de purification 47 pour être purifié Dans ce cas, la purification s'effectue en utilisant la vaporisation; par conséquent, la petite quantité de poudre résiduelle contenue dans le solvant est complètement retirée. Il s'ensuit que le chlorure de méthylène purifié est de O CPM et est renvoyé vers les moyens de lavage principal 34. De plus, comme la chaleur de vaporisation d'un solvant organique est peu élevée, sa purification s'effectue facilement et efficacement. Le liquide de lavage utilisé dans les moyens de purification principaux 34 qui contient forcément de la poudre résiduelle est envoyé directement vers les moyens de prélavage 33, comme liquide de lavage, par une pompe non représentée. Les particules abrasives passant par les moyens de lavage principaux 34 entrent dans des moyens de séchage 43, puis vont à travers un cylindre rotatoire à filtre 59 dans la direction de la flèche A 33, pendant ce temps les particules abrasives sont séchées par de l'air chaud par des moyens d'air chaud 60, puis déchargées par une bouche de décharge 61 et envoyées dans un réservoir 63 par un transporteur 62. Pendant ce temps, 1 'air contenant un gaz, étant contenu dans les moyens de pré-lavage 33, les moyens principaux de lavage 34 et les moyens de séchage 43, est aspiré par les moyens d'adsorption du gaz 38 utilisant du charbon actif, qui est relié à ces trois moyens Le gaz adsorbé est liquéfié et refoulé vers les moyens de purification 47 Les particules abrasives contenues dans le réservoir 63 ont, par exemple, une radioactivité de 30 CPM. Dans ce qui suit, 65 dans la figure 2 est un appareil de lavage utilisant du chélate liquide et dans lequel, par exemple, un récipient 66 est équipé de moyens de vibration ultrasoniques 67 68 est de l'eau contenant un composé de chélate et un tensioactif, en provenance d'une entrée 69 et déchargée par l'ouverture de décharge 70 En ce qui concerne le composé de chélate, par exemple, le KIRESTOOL 7 Q, fabriqué par KIREST CHEMISTRY COMPANY LTD, est utilisé, et pour le tensioactif, on utilise un tensioactif non ionique R-430 fabriqué par SUMITOMO 3 M COMPANY LTD 71, comme indiqué plus haut, désigne les particules abrasives lavées avec du chlorure de méthylène. La description du fonctionnement de l'appareil représenté figure 2 sera faite ci-après. Les particules abrasives lavées dans lesdits moyens de lavage 28 sont contenues dans des moyens de lavage 65 qui utilisent un liquide à base de chélate et sont lavées dans un liquide de lavage 68 contenant un agent au chélate, en utilisant les moyens de vibration ultrasonique 67 Dans ce cas, les ions qui sont arrêtés par l'agent au chélate sont ceux du manganèse, du zinc et du fer. Les substances qui présentent une radioactivité sont effectivement arrêtées par l'agent au chélate avec des vibrations ultrasoniques. Quand ce dispositif de décontamination équipé avec des moyens de vibration ultrasoniques est utilisé avec un solvant organique, tel que le chlorure de méthylène mentionné ci- dessus, il permet également la décontamination effective des substances radioactives. Ledit liquide de lavage 68 entre par l'entrée 69 et est déchargé par l'ouverture de décharge 70 par laquelle l'agent au chélate et le tensioactif sont déchargés par des moyens non représentés A ce moment, les particules abrasives sorties des moyens de lavage utilisant le liquide au chélate sont séchées par des moyens de séchage non représentés La radioactivité des particules abrasives qui en résultent est de O CPM. La présente invention est composée comme décrit plus haut, dans laquelle une substance contaminée radioactivement est soumise à une sableuse ou à une grenailleuse pour retirer les matériaux adhérant à la surface de la substance; puis la surface est nettoyée avec du liquide, les particules abrasives de la dite sableuse ou grenailleuse sont lavées dans un solvant organique; le solvant organique utilisé pour le lavage est filtré; le solvant organique après séparation des résidus est vaporisé par la chaleur; le solvant vaporisé est liquéfié et récupéré par refroidissement; comme résultat de ces processus, ladite substance contaminée par la radioactivité peut alors être effectivement décontaminée Un lavage additionnel des dites particules abrasives dans le dispositif de lavage utilisant le liquide de chélate permet à leur radioactivité d'être fortement réduite et la surface nécessaire pour le stockage des déchets est considérablement réduite Le dispositif de décontamination pour les substances contaminées par la radioactivité permet d'utiliser un appareil qui réalisera les effets décrits ci-dessus Les particules abrasives de la sableuse ou de la grenailleuse, qui seront appliquées à la substance contaminée radioactivement, sont lavées dans un solvant organique; le solvant organique utilisé pour le lavage est filtré; le solvant organique après séparation des résidus est chauffé et vaporisé; le solvant organique vaporisé est liquéfié par le refroidissement pour obtenir un solvant purifié; comme résultat de ces processus, les matériaux utilisés pour décontaminer la substance contaminée radioactivement peut être entièrement décontaminée. Un lavage supplémentaire des dites particules abrasives dans un dispositif de lavage en utilisant du liquide au chélate permet à leur radioactivité d'être comptée O CPM par un compteur Geiger; ainsi, les matériaux sont récupérés sans produire de déchets et peuvent être réutilisés. Un dispositif de décontamination pour le matériel utilisé dans la décontamination de la substance contaminée radioactivement permet d'utiliser un dispositif doté des effets mentionnés ci-dessus Lorsque la substance contaminée radioactivement est vibrée dans un appareil de lavage contenant un liquide ainsi que des moyens de vibrage ultrasonique, cette substance est effectivement décontaminée. REFERENCES 1 Compresseur à air 2 Réservoir à air 3 Valve 4 Réservoir Valve 6 Tuyère 7 Chambre à découper 8 Tuyau conducteur 9 Moyens de génération de pression négative Valve 11 Chambre de filtration 12 Moyens de séparation 13 Bouche d'aspiration 14 Boîte de rétention Cylindre 16 Cylindre intermédiaire 17 Trémie 18 Cône d'inversement 19 Ouverture Tamis vibreur 21 Bouche d'introduction des particules abrasives 22 Cylindre de décharge 23 Particules abrasives 24 Chambre de sous- filtrage Substance radioactive 28 Moyens de lavage 29 Réservoir en acier Moyens de conduite 31 Moyens de conduite 32 Moyens de conduite 33 Moyens de prélavage 34 Moyens principaux de lavage Récipient contenant des particules 36 Chargeur 37 Vis 38 Moyens d'adsorption 39 Moyens de rétention Moyens de filtrage il 41 Ouverture de décharge des particules 42 Voie de décharge de la poudre résiduelle 43 Appareil de séchage 44 Solvant organique Réservoir 46 Pompe 47 Moyens de purification 48 Appareil de chauffage 49 Moyens de refroidissement Plan de récupération 51 Réservoir 52 Congélateur 53 Pompe 54 Appareil à refroidir 56 Souffleries 57 Souffleries 58 Voie de décharge pour l'air propre 59 Cylindre rotatoire à filtre Moyens d'air chaud 61 Bouche de décharge* 62 Transporteur 63 Réservoir Appareil de lavage 66 Récipient 67 Moyens de vibrations ultrasoniques 68 Eau contenant un composé de chélate 69 Entrée Ouverture de décharge 71 Particules abrasives A 33 Flèche REVENDICATIONS 1 Procédé pour décontaminer les matériaux contaminés radioactivement, caractérisé par le fait qu'on lave lesdits matériaux par des moyens de lavage contenant un liquide et ayant des moyens de vibrage ultrasonique ( 67). 2 Dispositif pour décontaminer des matériaux contaminés radioactivement selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un récipient contenant un liquide et ayant des moyens de vibrage ultrasonique ( 67). 3 Procédé pour décontaminer des matériaux contaminés radioactivement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les matériaux sont les particules abrasives de la sableuse ou de la grenailleuse.