Brevet FR2676583A1 — publié le 19921120

"Procédé pour la désorption d'iode de fission " L'invention concerne un procédé pour la désorption d'iode de fission à partir d'une solution contenant de l'acide nitrique, des combustibles nucléaires et/ou des produits de fission, dans lequel a) on distille la solution b) en ajoutant un gaz oxydant. Un tel procédé est connu d'après le document US-A 3 803 295 Selon ce procédé, on extrait l'iode de fission à partir de solutions de combustibles nucléaires et/ou de produits de fission acidifiées par l'acide nitrique, en introduisant dans la solution, pendant la distillation de ces solutions, des gaz oxydants tels que l'ozone ou des oxydes d'azote. Ainsi, des composés iodés non volatils, tels que des iodures, mais également des composés iodés organiques, sont oxydés en iode élémentaire volatil De cette façon, on peut extraire l'iode de fission jusqu à ce que la molarité résiduelle soit inférieure à 2,5 x 10-5. D'après le document DE-C 2 29 51 339, on connaît, en outre, l'extraction d'iode de fission à partir de solutions de combustibles nucléaires, par distillation dans des conditions particulières, avec25 addition simultanée d'oxydes d'azote. Dans la distillation des solutions, il apparait toujours une condensation de vapeur dans l'espace gazeux La vapeur se condense, soit dans une colonne d'échange de substances ou dans le condenseur, soit déjà au moins en partie, dans les conduits au- dessus de la solution Ce condensat peut réabsorber de l'iode extrait de la solution et le réintroduire dans la solution L'iode absorbé dans le condensat est alors réduit à nouveau en iodures Les iodures sont solubles à fortes concentrations dans le condensat. Cela est une raison pour laquelle l'iode ne peut pas être éliminé quantitativement de ces solutions Les publications citées ne s'intéressent pas à ce problème. Le but de l'invention est, par conséquent, de proposer un procédé plus efficace du type mentionné au début, dans lequel on empêche en particulier que de l'iode déjà libéré hors de la solution dans des processus secondaires soit absorbé par le condensat, réduit et réintroduit dans la solution. Ce but est atteint par le procédé selon l'invention caractérisé en ce que: a) on utilise de l'ozone en tant que gaz oxydant et b) on effectue l'addition du gaz oxydant au moins en partie directement dans l'espace gazeux au-dessus de la solution. De façon inattendue, il s'est révélé que l'équilibre de l'iode entre l'atmosphère gazeuse et les pellicules de condensat sur les parois du récipient, se comporte différemment que lors de l'introduction des gaz dans la solution La différence fondamentale est que l'iode et les gaz introduits réagissent fondamentalement différemment dans la solution et dans le condensat Sa cause en est l'énorme différence du degré d'acidité La solution des combustibles nucléaires et/ou des produits de fission, est un acide nitrique fort ou concentré, tandis que le condensat consiste en une solution aqueuse très diluée (normalement 0,01 0,1 M) d'acide nitrique Une autre différence provient du fait que, dans le procédé connu, les gaz ont dans une large mesure déjà perdu leur pouvoir oxydant après passage de l'acide nitrique concentré Cela s'applique aux oxydes d'azote, mais encore plus à l'ozone. Dans le procédé selon l'invention, l'ozone utilisé ne manifeste ainsi son activité oxydante que dans le condensat, tandis que dans le procédé connu, les gaz qui traversent la solution ont, dans une large mesure, perdu leur pouvoir d'oxydation Le courant d'ozone, introduit directement dans l'espace gazeux au-dessus de la solution, a ainsi pour effet que l'iodure dissout dans le condensat est réoxydé en iode et, par conséquent, n'est plus réintroduit dans la solution, mais, de façon désirée, parvient sous forme élémentaire dans le courant de gaz rejeté, o il peut être retenu presque quantitativement sur des filtres. La quantité de l'ozone introduit directement dans l'espace gazeux est donnée, dans le procédé selon l'invention, par l'exigence de déplacer l'équilibre redox I 2/I-, dans le condensat, du côté de l'I 2. Dans la publication "Untersuchen zur Jodanreicherung an Stahl und Ubergangsmetallen", (Etudes de la concentration d'iode sur acier et métaux de transition), Pt UB-Berichte, recueil des exposés à l'occasion du compte-rendu 1989 du responsable de projet de la recherche universitaire à propos du cycle de combustibles nucléaires, les 8 et 9 Mai 1990, Pt UB 27, Kernforschungszentrum Karlsruhe, septembre 1990, pages 8 1 à 8 28, est certes examiné le mécanisme de l'adsorption d'iode dans le condensat et sur les parois du récipient, lors de la dissolution et de la distillation de combustibles nucléaires ou de solutions de combustibles nucléaires Il n'est toutefois pas proposé d'introduire un gaz oxydant dans l'espace gazeux au-dessus de la solution. L'avantage du procédé selon l'invention réside d'une part, dans le fait que l'iode de fission est presque quantitativement éliminé hors de la solution et du condenseur D'autre part, on évite que les pièces de l'installation qui entrent en contact avec le condensat soient corrodées lors de la réduction de l'iode en iodure dans le condensat. L'invention est illustrée plus en détail dans ce qui suit, à l'aide d'un exemple de réalisation. A titre d'exemple, on a effectué des essais afin de simuler les conditions dans une installation de dissolveur type pour combustibles nucléaires On a chauffé dans un bain-marie thermostaté un becher en verre (volume environ 500 ml, diamètre interne environ mm) pouvant être fermé à l'aide d'un couvercle en Téflon Dans le couvercle en Téflon se trouvaient des ouvertures en forme de fentes, dans lesquelles pouvaient être introduites de l'intérieur des éprouvettes métalliques en divers types d'acier Les éprouvettes métalliques avaient la forme de trapèzes épais de 1-3 mm, à surface exposée de 10 x 50 mm ou étaient posées sous forme de plaquettes de 20 x 50 mm sur les fentes pratiquées au préalable La solution mentionnée au début a été simulée par une solution contenant de l'iode, acidifiée par 25 à 50 ml d'acide nitrique Le début de l'essai a été préétabli (temps t = 0) par introduction de cette solution et placement rapide du couvercle Des vapeurs d'iode se sont dégagées de la solution chauffée En raison de manque d'étanchéité dans l'appareillage, la concentration d'iode dans la phase aqueuse a diminué relativement vite (temps de demi-échange: 15 20 minutes) Après le temps de réaction désiré, on a réuni dans de petits récipients en verre pour échantillons ou à l'aide d'une seringue, les gouttelettes de condensation des éprouvettes métalliques, afin de déterminer de cette façon la concentration d'iode et d'iodure dans le condensat On a effectué des essais comparatifs, dans lesquels l'ozone a été introduit dans l'espace gazeux au-dessus de la solution à une vitesse d'environ 100 - mg/h Dans les essais sans introduction d'ozone, on a trouvé une concentration en iodure d'environ x 10-6 m dans le condensat Dans les essais avec introduction d'ozone, la concentration correspondante, selon le type d'acier utilisé, allait de 2 à 15 x -6 m. REVENDICATION Procédé pour la désorption d'iode de fission à partir d'une solution acidifiée par de l'acide nitrique, contenant des combustibles nucléaires et/ou des produits de fission, dans lequel a) on distille la solution b) en ajoutant un gaz oxydant, caractérisé en ce que c) on utilise de l'ozone en tant que gaz oxydant, et d) l'addition du gaz oxydant est effectuée au moins en partie, directement dans l'espace gazeux au-dessus de la solution.