Brevet FR2686418A1 — publié le 19930723

La présente invention concerne un appareil d'échan- tillonnage, et plus précisément, elle concerne un appareil destiné à prélever un échantillon d'un corps solidifié contenant des déchets radioactifs provenant d'une installa- tion de retraitement de combustible nucléaire. Dans l'industrie du retraitement des combustibles nucléaires, il est courant de placer des déchets radio- actifs dans un corps solidifié permettant un stockage ultérieur de longue durée Parfois, il peut être nécessaire de prélever un échantillon du corps pour l'analyser. Il existe un grand nombre de dispositifs connus pour l'échantillonnage des matières en vrac Par exemple, le brevet britannique no 1 239 547 décrit un appareil d'échan- tillonnage d'un métal fondu dans un four, alors que le brevet britannique no 2 205 399 décrit un appareil de prélèvement d'échantillons d'un matériau granulaire en vrac Ces appareils précités d'échantillonnage sont desti- nés à fonctionner sur des matières fluides en vrac et sont immédiatement retirés après collecte de l'échantillon. L'invention concerne un appareil d'échantillonnage d'un corps solidifié dans un réservoir, qui comprend un organe tubulaire externe et un organe tubulaire interne qui peuvent coulisser l'un dans l'autre en coopération télesco- pique intime, un dispositif de positionnement de l'organe interne à un emplacement axial et radial de référence dans l'organe externe, l'organe externe et l'organe interne, lorsqu'ils sont à l'emplacement de référence, délimitant plusieurs trous transversaux qui sont décalés longitudina- lement et qui traversent ces organes afin que le corps, lorsqu'il est à l'état fluide, puisse circuler de l'exté- rieur de l'organe externe à l'intérieur de l'organe interne, si bien qu'un échantillon du corps est formé dans l'organe interne. Bien que l'appareil d'échantillonnage selon la présente invention, comme les appareils de la technique antérieure indiqués précédemment, soit destiné à échantil- lonner une matière fluide en vrac, l'échantillon est retiré ultérieurement, lorsque le fluide en vrac s'est solidifié. Un échantillon prélevé par l'appareil selon la présente invention a donc le même comportement thermique que la matière en vrac, et ceci n'est pas le cas de l'appareil d'échantillonnage de métal décrit dans le brevet britan- nique précité N O 1 239 547 L'appareil d'échantillonnage selon l'invention est un dispositif passif qui, lorsqu'il a été mis en place, permet l'extraction ou le maintien en place pendant une période indéfinie. L'appareil d'échantillonnage selon la présente invention convient avantageusement à une commande à dis- tance, et cette caractéristique est souhaitable car elle évite le contact d'humains avec des milieux nocifs. Le corps échantillonné par l'appareil selon la présente invention peut contenir des déchets vitrifiés très radioactifs Dans une variante, le corps peut contenir des déchets de radioactivité intermédiaire, incorporés dans un matériau de durcissement tel qu'un coulis de ciment solidifié. De préférence, l'organe externe est disposé prati- quement en direction verticale et est fixé à une entrée du réservoir. L'organe externe comporte avantageusement un élément métallique externe circulaire et un élément interne circu- laire de graphite, et l'organe interne comporte un élément métallique interne circulaire et un élément externe circu- laire de graphite. Pendant l'utilisation de l'appareil selon l'inven- tion, lorsque le réservoir a été rempli du corps fluide et après sa solidification, l'organe interne peut être retiré de l'organe externe afin qu'il permette l'examen de l'échantillon. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe médiane en élévation- latérale d'un appareil d'échantillonnage de verre; et la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. On se réfère maintenant aux figures 1 et 2; un appareil 10 d'échantillonnage est représenté et il comporte un organe tubulaire externe 12 de section circulaire et un organe tubulaire interne 14 de section circulaire qui est disposé afin qu'il puisse coulisser télescopiquement dans l'organe externe 12 à proximité de celui-ci afin qu'un espace annulaire 13 soit délimité entre eux L'organe externe 12 comporte un élément externe 16 d'acier dans lequel est placé un élément interne plus court 18 de graphite, par emmanchement à force L'organe interne 14 comprend un élément interne 24 d'acier ayant un trou 25 et un élément externe plus court 26 de graphite, emmanché à force autour de l'élément interne d'acier 24 Un bouchon tronconique 30 d'acier ferme l'extrémité inférieure de l'élément interne 24 d'acier, et un espace 37 est délimité entre le bouchon 30 et une extrémité fermée 36 de l'élément externe 16 d'acier Cet élément externe 16 est soudé à son extrémité supérieure 37 à un organe 38 de support d'acier qui est lui-même soudé sur une entrée 40 d'un réservoir 42 d'acier destiné à contenir les déchets radioactifs sous forme d'un corps solidifié Le corps, à l'état fluide, est transmis au réservoir 42 par un organe 43 de distribution. L'élément interne 24 d'acier est soudé, à son extrémité supérieure 28, à un capuchon 32 d'acier qui a un côté plat 33 adjacent à l'organe 38 de support, une surface supé- rieure inclinée 31 et une cavité circulaire centrale 35 dans laquelle est placé l'élément interne 24 d'acier Le capuchon 32 est en appui sur une rondelle 44 de graphite supportée par l'extrémité supérieure 37 de l'élément externe 16 d'acier afin qu'un emplacement de référence de l'organe interne 14 soit établi A l'emplacement de réfé- rence, un certain nombre de trous transversaux 46 décalés longitudinalement (par exemple au nombre de 9) sont formés dans l'organe externe 12 et l'organe interne 14 sous les extrémités supérieures de l'élément interne 18 de graphite et de l'élément externe 26 de graphite afin que l'écoule- ment soit possible par ces trous de l'extérieur de l'organe externe 12 au trou 25 de l'élément interne 24 d'acier Un trou 48 de ventilation partant de l'espace annulaire 13 passe par l'extrémité supérieure 37 de l'élément externe 16 d'acier, et un trou-50 de ventilation placé entre le trou et l'espace annulaire 13 passe par l'extrémité supé- rieure 28 de l'élément interne 24 d'acier. Lors d'une opération de vitrification de déchets très radioactifs et lorsque l'organe interne 14 occupe l'emplacement de référence, du verre fondu fluide est versé du distributeur 43 par l'entrée 40 dans le réservoir 42 et il garde une mobilité suffisante pour déborder successi- vement par les trous 46 dans le trou 25 si bien qu'un échantillon de verre fondu s'accumule dans le trou 25. Après solidification du verre dans le réservoir 42, le capuchon 32 est saisi par une pince (non représentée) et le capuchon 32, avec l'organe interne 14, est extrait de l'organe externe 12, le verre solidifié dans les trous 46 étant cisaillé lorsque l'organe interne 14 est retiré de l'organe externe 12 L'échantillon de verre est donc retenu dans le trou 25 à partir duquel il peut être récupéré ultérieurement, par exemple par un dispositif mécanique ou chimique, par refusion ou par dissolution de l'échantillon de verre. L'organe interne 14, après extraction, peut être sectionné en un certain nombre de parties longitudinales afin que la récupération des parties d'échantillon de verre soit facilitée. Les trous 46 ne doivent pas être gros au point que le verre fondu forme des barres de verre qui nécessitent une force considérable pour être cisaillées Des trous 46 d'environ 2 à 3 mm de diamètre donnent satisfaction pour le verre fondu Un coup net peut être appliqué vers le bas sur le capuchon 32 afin qu'il comprime la rondelle 44 de graphite et cisaille les barres de verre dans les trous 46 de manière que l'extraction de l'organe interne 14 soit facilitée. Le collier 32 peut avoir une forme correspondant à celle d'un dispositif d'extraction (non représenté), par exemple par formation d'un bout mâle fileté destiné à coopérer avec une partie correspondante d'un organe d'ex- traction, afin que l'extraction de l'organe interne 14 soit facilitée. Lorsque des déchets de radioactivité de niveau intermédiaire doivent être incorporés à un matériau qui durcit tel qu'un coulis de ciment qui se solidifie, le coulis, avant sa prise, et à l'état fluide, est déversé par l'organe distributeur 43 dans le récipient 42 dans lequel la solidification du coulis se produit Un échantillon du coulis solidifié peut être extrait dans l'organe interne 14 de la même manière que décrit précédemment en référence à la vitrification des déchets très actifs. REVENDICATIONS 1 Appareil d'échantillonnage d'un corps solidifié dans un réservoir, caractérisé en ce qu'il comprend un organe tubulaire externe ( 12) et un organe tubulaire interne ( 14) qui peuvent coulisser l'un dans l'autre en coopération télescopique intime, un dispositif de position- nement de l'organe interne à un emplacement axial et radial de référence dans l'organe externe, l'organe externe et l'organe interne, lorsqu'ils sont à l'emplacement de référence, délimitant plusieurs trous transversaux ( 46) qui sont décalés longitudinalement et qui traversent ces organes afin que le corps, lorsqu'il est à l'état fluide, puisse circuler de l'extérieur de l'organe externe à l'intérieur de l'organe interne, si bien qu'un échantillon du corps est formé dans l'organe interne. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe externe ( 12) comporte un élément métallique externe circulaire ( 16) et un élément interne circulaire ( 18) de graphite, et l'organe interne comprend un élément métallique circulaire interne ( 24) et un élément externe circulaire ( 26) de graphite. 3 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe externe ( 12) est disposé en direction pratiquement verticale. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'un bouchon tronco- nique ( 30) ferme l'extrémité de base de l'organe interne. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement comporte un capuchon ( 32) fixé à l'organe interne et supporté par l'organe externe, et un élément annulaire ( 44) de graphite destiné à être placé entre le capuchon et l'organe externe. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe externe ( 12) est fixé à un organe de support adjacent à une entrée du réservoir. 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement comporte un organe de support qui délimite une surface de référence, et le capuchon ( 32) qui délimite une surface complémentaire de 5 référence destinée à être adjacente à la surface de réfé- rence de l'organe de support. 8 Application de l'appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes à l'échantillonnage d'un corps solidifié contenant des déchets très radioactifs vitrifiés ou des déchets radioactifs de niveau intermé- diaire incorporés à un matériau qui a durci. 9 Application selon la revendication 8, caracté- risée en ce que le matériau qui a durci est un coulis à base de ciment.