Brevet FR2700494A1 — publié le 19940722

La présente invention a pour objet un procédé de compactage particulièrement adapté au compactage de matières dangereuses et notamment de déchets radioactifs. La présente invention a également pour objet un dispositif destiné à la mise en oeuvre dudit procédé de compactage. L'invention a été conçue et développée dans le contexte nucléaire. Elle sera ci-après plus particulièrement décrite en référence à ce contexte mais l'homme du métier comprendra aisément, à la lecture du texte qui suit, que ladite invention dans son principe -compactage selon un axe vertical avec translation de la jupe de compactage entre un poste de compactage et un poste de démoulageest transposable dans d'autres domaines. Le compactage avec des presses à axe vertical est mis en oeuvre, de façon classique, dans des zones de libre accès, où la maintenance ne pose pas de problème particulier. Dans ce contexte, sans problème de contamination, on compacte les matériaux à l'intérieur d'une jupe de compactage, par translation verticale, du haut vers le bas, des moyens de compression. Le démoulage desdits matériaux compactés est réalisé au même poste, en relevant ladite jupe de compactage tout en maintenant en position basse lesdits moyens de compression. La transposition d'une telle technique en ambiance contaminée -nucléaire par exemple- n'est pas possible dans la mesure où ils se posent des problèmes spécifiques de maintenance ; maintenance qui ne peut être assurée que par téléopération avec des outillages spécifiques. On propose selon l'invention de modifier cette technique du compactage selon un axe vertical en dissociant les fonctions nécessaires au compactage pour rendre ainsi plus aisé l'accès aux organes mécaniques mis en oeuvre et leur démontage. Le procédé de compactage présentement revendiqué est du type selon lequel on compacte à l'intérieur d'une jupe de compactage un conteneur ; par coopération entre une surface de support sur laquelle est positionnée ladite jupe avec ledit conteneur et des moyens de compactage disposés en vis-à-vis de ladite surface de support et déplaçables selon un axe vertical à l'intérieur de ladite jupe. il se caractérise en ce qu'il comprend la translation de ladite jupe de compactage entre plusieurs postes et notamment entre un poste de chargement dudit conteneur, un poste de compactage où ledit conteneur est compacté et un poste de démoulage comportant des moyens de démoulage du conteneur compacté et des moyens d'évacuation par le bas dudit conteneur compacté. De façon caractéristique, le conteneur compacté n'est pas démoulé au poste de compactage. Les postes de compactage et de démoulage constituent deux postes de travail différents entre lesquels la jupe de compactage renfermant le conteneur est translatée. En fin de compactage, la jupe de compactage n'est pas relevée pour le démoulage sur place du conteneur compacté. Ce sont les moyens de compression qui, en se relevant, redonnent à ladite jupe son autonomie pour son transfert dudit poste de compactage audit poste de démoulage. Un poste de démoulage est obligatoire dans la mesure où le conteneur compacté, du fait de la pression radiale résultant du compactage, reste bloqué dans la jupe. On précise ci-après les différentes étapes d'une variante préférée du procédé de l'invention. Ledit procédé consiste avantageusement: - à introduire le conteneur chargé en les matériaux à compacter dans la jupe de compactage mobile à un poste dit de chargement; - à transférer ladite jupe mobile avec le conteneur chargé dudit poste de chargement au poste de compactage; - à positionner ladite jupe mobile audit poste de compactage afin de mettre ledit conteneur sur la surface de support en vis-à-vis des moyens de compactage; - à mettre en oeuvre le compactage par déplacement selon un axe vertical desdits moyens de compactage à l'intérieur de ladite jupe; - à transférer ladite jupe mobile contenant le conteneur compacté dudit poste de compactage au poste de démoulage; - à démouler et récupérer ledit conteneur compacté audit poste de démoulage;; - à transférer la jupe mobile ainsi déchargée au poste de chargement pour un nouveau chargement ou à un poste de maintenance. Ledit procédé est mis en oeuvre à quatre postes de travail différents : le poste de chargement, le poste de compactage, le poste de démoulage, le poste de maintenance. De façon caractéristique, les postes de démoulage et de compactage sont dissociés. Ils font intervenir, comme cela sera précisé plus avant, des moyens différents. En ce qui concerne les postes de chargement et de maintenance, ils peuvent, selon une variante du procédé de l'invention, être regroupés. Avantageusement, le conteneur est introduit par le haut dans la jupe de compactage. Ladite jupe de compactage est donc transférée de l'un à l'autre de ces postes. A cette fin, elle a avantageusement été rendue mobile. Ainsi, ladite jupe est-elle, par exemple, montée sur un chariot équipé d'un dispositif de galets et d'une motorisation embarquée ou indépendante. D'autres dispositifs peuvent être envisagés pour la translation de la jupe de compactage d'un poste de travail à un autre. Lesdits dispositifs sont conçus pour assurer le transfert de ladite jupe. Ils doivent par ailleurs permettre son positionnement précis au poste de compactage et accuser l'effort de compactage. Ainsi, les galets du chariot décrit ci-dessus sont-ils escamotables. Ledit chariot est par ailleurs avantageusement pourvu d'amortisseurs et de cales... Pour son positionnement au poste de compactage, ledit chariot est arrêté par une butée fixe puis soumis à l'action de vérins à axe vertical. Sous l'action desdits vérins, les galets sont escamotés et le chariot est plaqué sur le sol. il est ainsi bloqué pour le compactage. Le conteneur à l'intérieur de la jupe de compactage est ainsi parfaitement positionné sur la surface de Support, en vis-àvis des moyens de compactage. Lesdits moyens peuvent exercer leur action. Le procédé de l'invention est mis en oeuvre pour le compactage de conteneurs cylindriques munis d'un couvercle. n permet de réaliser ledit compactage par conduite à distance et convient donc parfaitement au compactage de matières dangereuses et notamment de déchets radioactifs. Les conteneurs peuvent renfermer divers types de matériaux dont on cherche à diminuer le volume, en vue notamment d'optimiser leur stockage. Lesdits matériaux peuvent donc consister en des déchets radioactifs et notamment en des déchets métalliques irradiés à tendance pyrophorique. De tels déchets sont par exemple générés au cours du procédé de retraitement des éléments combustibles nucléaires irradiés. Ainsi, le cisaillage desdits éléments génère-t-il d'une part du combustible en solution et d'autre part, des morceaux de tubes ou coques, généralement en zircalloy. Lesdites coques sont, à ce jour, après rinçage, disposées dans des fûts ; lesdits fûts sans réduction de volume, étant ensuite cimentés. Il en est de même pour le stockage d'autres matériaux et notamment celui d'autres éléments de structure desdits combustibles tel que grilles, embouts, ... et celui de magnésium. Le procédé de l'invention, mis en oeuvre avec des précautions particulières, permet le compactage desdits fûts et plus généralement le compactage de tels déchets à tendance pyrophorique. Lesdites conditions particulières sont destinées à prévenir tout risque d'explosion et/ou d'inflammation lors du compactage. Elles consistent en un inertage interne et éventuellement externe. On fait intervenir un gaz inerte. On compacte des conteneurs saturés en ledit gaz inerte. Il convient d'éviter lors du compactage le contact, avec l'oxygène, des matériaux compactés et notamment celui des fines générées au cours dudit compactage. Le procédé de l'invention peut donc être mis en oeuvre pour le compactage de conteneurs saturés en gaz inerte (azote, argon, ...) et renfermant des déchets métalliques irradiés. Un tel compactage peut sans risque mettre en jeu des énergies considérables. Selon un autre objet, l'invention concerne un dispositif utile à la mise en oeuvre du compactage tel que défini ci-dessus. Ledit dispositif comporte trois sous-ensembles indépendants: - un générateur de puissance de compactage ou presse, à axe vertical; -un chariot équipé d'un dispositif de galets escamotables et d'une motorisation embarquée ou indépendante, sur lequel est montée la jupe de compactage; - un générateur de puissance de démoulage. La presse choisie est de type vertical à colonnes et de conception classique. Elle comporte un vérin principal sous l'action duquel le conteneur est compacté et avantageusement des vérins auxiliaires : deux vérins disposés symétriquement par rapport audit vérin principal. Lesdits vérins auxiliaires interviennent dans le positionnement de la jupe de compactage au poste de compactage, préalablement audit compactage. Le générateur de puissance de démoulage consiste en un vérin sous la poussée duquel le conteneur compacté est éjecté vers un réceptacle approprié. Ledit réceptacle est prévu au poste de démoulage. Il est si nécessaire équipé de moyens d'obturation temporaires. Le dispositif prévu pour rendre, selon la caractéristique essentielle du procédé de l'invention, la jupe de compactage mobile est donc avantageusement un chariot. On n'exclut pas l'intervention d'autres dispositifs. Selon une variante préférée, la jupe de compactage est frettée dans un berceau porte-jupe, lui-même monté sur le chariot. Ledit chariot est équipé d'un dispositif de galets escamotables ou de tout autre dispositif équivalent permettant son déplacement d'un poste à un autre et son positionnement au poste de compactage. Ledit déplacement est assuré par une motorisation embarquée ou indépendante. Avantageusement, on fait intervenir deux chaînes pousseuses reliées symétriquement, de part et d'autre de l'axe médiant du chariot, à un palonnier disposé sous ledit chariot. On a ainsi un centre de poussée parfaitement défini. Le chariot est avantageusement mis en mouvement sur un plan sensiblement horizontal. On peut toutefois prévoir une faible voire forte inclinaison entre les différents postes de travail. En tout état de cause, le compactage est mis en oeuvre sur une surface de support horizontale. On prévoit avantageusement des patins latéraux sur le chariot pour empêcher toute rotation ou mouvement éventuel de la jupe pendant le compactage: lesdits patins latéraux sont destinés à coopérer au poste de compactage avec des butées latérales. Ledit chariot est également avantageusement équipé d'amortisseurs, de cales ... ou de tout autre moyen susceptible d'intervenir dans son positionnement avant compactage. On peut par ailleurs prévoir des agencements sur le chariot et/ou la jupe de compactage pour recevoir et transporter des outillages nécessaires à la maintenance au sein de la cellule de compactage. Ladite cellule est confinée pour le traitement de matières dangereuses, par exemple pour le traitement de déchets radioactifs. Ledit confinement ne fait pas obstacle à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Celui-ci peut avec le dispositif décrit ci-dessus être mis en oeuvre par téléopération à distance. Les procédé et dispositif de l'invention sont illustrés sur les figures jointes au présent texte. - Les figures 1A et 1B sont des schémas synoptiques de deux variantes du procédé de l'invention; - La figure 2 est un schéma illustrant le principe de mise en oeuvre du procédé de l'invention (variante préférée) en zone contaminée; - La figure 3 montre en coupe le chariot sur lequel est monté la jupe de compactage. Sur la partie gauche de ladite figure, on a montré le chariot avant son positionnement pour le compactage ; sur la partie droite, on a montré ledit chariot en fin de compactage; - La figure 4 est une autre vue, de l'extérieur, du chariot sur lequel est montée la jupe de compactage. Sur la figure 1A, on a schématisé les quatre étapes principales du procédé de l'invention; étapes qui sont mises en oeuvre à quatre postes de travail différents en constituant un cycle reproductible: - I : le poste de chargement du conteneur à compacter (chargement dans la jupe de compactage qui est montée sur un chariot); - ll : le poste de compactage; - m : le poste de démoulage du conteneur compacté ou galette; - IV: le poste de maintenance du chariot sur lequel est montée la jupe de compactage. Sur la figure 1B, on a schématisé une variante du procédé de l'invention. Selon ladite variante: - les postes de chargement et de maintenance sont regroupés; - le chariot effectue des cycles. Sur la figure 2, on illustre la mise en oeuvre de ladite variante du procédé de l'invention, mise en oeuvre en zone contaminée A. La zone hachurée B est non-contaminée. Le dispositif de l'invention comporte trois sous-ensembles indépendants: - le générateur de puissance de compactage 10, -le chariot 2, 2', 2", 2"' équipé de galets escamotables 3 et d'une motorisation indépendante 4 ; chariot 2, 2', 2", 2"' sur lequel est monté la jupe de compactage 20. Ledit chariot est décrit plus en détail ci-après, en référence à la figure3; - le générateur de puissance de démoulage consistant en un vérin 11. Le chariot est référencé 2 au poste de chargement I, 2' au poste de compactage II, avant compactage ; 2" au poste de compactage, pendant et après le compactage ; 2"' au poste de démoulage IIL On rappelle que selon la variante illustrée, le poste de chargement I et celui de maintenance IV sont regroupés. De la même façon, on a référencé 1 le conteneur à compacter au poste de chargement I; 1' ledit conteneur au poste de compactage II, avant compactage; 1" ledit conteneur compacté ou galette au poste de compactage II, après compactage; 1"' ledit conteneur compacté ou galette au poste de démoulage III. Ledit conteneur 1 est introduit au poste de chargement I selon un mouvement vertical, du haut vers le bas, dans la jupe de compactage 20, montée sur le chariot 2. En fait, ladite jupe de compactage 20 est frettée dans un berceau 21 lui-même monté (boulonné) sur le chariot 2. Ladite jupe 20 présente un diamètre adapté à celui du conteneur 1. On prévoit un jeu raisonnable. L'ensemble 20 + 21 + 2 est ensuite transféré, sous l'action de chaînes pousseuses 4 au poste de compactage II. Au cours de ce transfert, le conteneur est en fait traîné. il racle sur le fond de la cellule. Audit poste de compactage 11, l'ensemble doit être parfaitement positionné sur le socle ou sommier inférieur de la presse 6. Plus précisément, la jupe et le conteneur 1' doivent être parfaitement positionnés sur le tas 7 en vis-àvis du poinçon (ou grain) de la presse 9. Le positionnement se décompose en 3 étapes: - le chariot 2' est arrêté sur une butée fixe 5. Un dispositif d'amortissement 22 (voir Fig. 3) est prévu sur ledit chariot pour empêcher tout rebond de celui-ci; - deux vérins auxiliaires 8, positionnés de part et d'autre du vérin principal de compactage, descendent et viennent comprimer les galets escamotables 3 et mettre la jupe de compactage 20, à portée conique (conicité voisine de 45 , en contact avec le tas 7. Ladite jupe 20 et ledit tas 7 sont en effet conçus pour que, sous l'action desdits vérins auxiliaires 8, ladite jupe 20 s emmanche coniquement sur ledit tas 7. Des patins latéraux 25 coopérant avec des butées latérales 26 empêchent toute rotation du chariot 2' portant ladite jupe 20 pendant le compactage (cf. Fig. 4).On décrira plus en détail le chariot en cours de positionnement et positionné en référence à la figure 3. - on augmente ensuite la puissance desdits vérins auxiliaires 8 pour exercer un effort presseur sur le chariot 2' (et la jupe de compactage 20). Cet effort presseur est indispensable, pendant le compactage, pour maintenir le positionnement de la jupe 20, pour empêcher le fond du conteneur 1" de glisser sous ladite jupe 20 et pour permettre de contrer un éventuel couple de retournement. Le compactage peut alors s'effectuer par descente du poinçon 9 de façon conventionnelle. Si nécessaire, ledit compactage est mis en oeuvre avec inertage(s) externe et/ou interne. En fin de compactage, on obtient une galette 1". On remonte alors le vérin principal et ledit poinçon 9 ; on remonte ensuite les vérins auxiliaires 8. Le chariot 2" se retrouve en position 2', les galets 3 n'étant plus escamotés. Ledit chariot 2' est alors transféré au poste de démoulage III. Son positionnement par rapport au vérin de démoulage 11 peut se faire grâce à un codeur ou à une butée amovible (non représentée). ns existent également un dispositif (non représenté) qui permet d'effacer à nouveau les galets pour éviter tout phénomène de rebond en fin de démoulage de la galette 1"' et un autre dispositif (non représenté) qui met en communication le poste de démoulage m et un réceptacle 12. Ladite galette 1"' est éjectée vers ledit réceptacle 12, situé à un niveau inférieur, par poussée du vérin de démoulage 11.Elle est ensuite transférée vers un poste de chargement des galettes, par exemple dans un fût de type verre. Le chariot 2"' peut alors être à nouveau translaté vers le poste de chargement I et recommencer un nouveau cycle : chargement - compactage démoulage. On prévoit également que des opérations de maintenance peuvent être effectuées audit poste I-W, maintenance par téléopération. On a schématisé en 13 et 14 des ponts de maintenance. En référence aux figures 3 et 4, on décrit ci-après plus précisément le chariot 2, 2', 2", 2"' équipé de la jupe de compactage 20, rendue ainsi mobile. Comme précisé ci-dessus, ladite jupe 20 présente une forme extérieure conique. Elle est emmanchée en force dans le berceau porte-jupe 21 ; lui-même boulonné au chariot 2', 2" (sur la figure 3). Quatre patins latéraux 25 -interchangeables en téléopération- sont montés sur le chariot. ns sont destinés, comme indiqué cidessus à coopérer avec des butées 26 pour empêcher toute rotation ou mouvement de la jupe au cours du compactage (voir la figure 4). Le déplacement du chariot dans la cellule est assuré par deux chaînes pousseuses 4 reliées à un palonnier 24. L'intérêt du palonnier est qu'il permet de faire passer lesdites chaînes pousseuses 4 de part et d'autre du tas 7 et d'avoir un centre de poussée dans l'axe médiant du chariot. Ledit palonnier 24 est monté sur roulette et amortisseur (non représentés). On a prévu dans la structure du chariot: - des cales 27, placées en dessous. Elles permettent d'éviter un déséquilibrage dudit chariot au cas où les deux vérins auxiliaires 8 n'exerceraient pas leur poussée simultanément; - des amortisseurs horizontaux 22, qui empêchent tout phénomène de rebond lorsque le chariot vient en butée sur la butée fixe 5; - les galets escamotables 3 avec amortisseurs 23 (rondelles élastiques), qui permettent le déplacement du chariot (2, 2', 2", 2"') et son positionnement exact au poste de compactage (II). Le procédé de l'invention, tel que décrit ci-dessus peut notamment être mis en oeuvre pour le compactage de conteneurs en acier inoxydable (diamètre = 390 mm > hauteur = 800 mm) contenant des coques séchées en zircalloy et autres débris métalliques divers (densité théorique du métal = 6,2 - 6,6 densité du mélange dans le conteneur - 1). La nature de ces matériaux et la présence de fines en leur sein exigent le confinement et l'inertage (avec argon ou azote) lors du compactage. Le poste de compactage est équipé d'une presse de 2 500 tonnes. La pression surfacique exercée par ladite presse est de 200 MPa. Le poste de démoulage du conteneur compacté ou galette est équipé d'un vérin hydraulique de 250 tonnes. On obtient des galettes d'environ 150 mm de hauteur, présentant une densité de 4,1. REVENDICATIONS 1. Procédé de compactage, particulièrement adapté au compactage de matières dangereuses et notamment de déchets radioactifs, selon lequel on compacte à l'intérieur d'une jupe de compactage (20) un conteneur (1, 1', 1", 1"') par coopération entre une surface de support (7) sur laquelle est positionnée ladite jupe (20) avec ledit conteneur (1') et des moyens de compactage (9) disposés en vis-à-vis de ladite surface de support (7) et déplaçables selon un axe vertical à l'intérieur de ladite jupe (20), caractérisé en ce qu'il comprend la translation de ladite jupe de compactage (20) renfermant ledit conteneur (1, 1', 1", 1"'), notamment entre un poste de chargement (I) dudit conteneur (1), un poste de compactage (I1) où ledit conteneur (1') est compacté et un poste de démoulage (ici) comportant des moyens de démoulage (11) du conteneur compacté (1") et des moyens d'évacuation par le bas dudit conteneur compacté (1"'). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste: - à introduire le conteneur (1) chargé dans la jupe de compactage (20) mobile à un poste dit de chargement (I); - à transférer ladite jupe mobile (20) avec le conteneur (1) dudit poste de chargement (I) au poste de compactage (Il); - à positionner ladite jupe mobile (20) audit poste de compactage (II) afin de mettre ledit conteneur (1') sur ladite surface de support (7) en vis-à-vis desdits moyens de compactage (9); - à mettre en oeuvre le compactage par déplacement selon un axe vertical desdits moyens de compactage (9) à l'intérieur de ladite jupe (20); - à transférer ladite jupe mobile (20) contenant le conteneur compacté (1"') dudit poste de compactage (II) au poste de démoulage (m);; - à démouler et récupérer ledit conteneur compacté (1"') audit poste de démoulage (il1); - à transférer la jupe mobile ainsi déchargée (2"') au poste de chargement (I) pour un nouveau chargement ou à un poste de maintenance (il). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite jupe de compactage (20) est montée sur un chariot (2, 2', 2", 2"') équipé d'un dispositif de galets escamotables (3) et d'une motorisation embarquée ou indépendante (4). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit chariot (2'), pour le positionnement de ladite jupe de compactage (20) au poste de compactage (II), est arrêté par une butée fixe (5) puis soumis à l'action de vérins (8) à axe vertical pour l'escamotage de ses galets (3) et son blocage en position de compactage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre pour le compactage de conteneurs (1, 1', 1", 1"') saturés en gaz inerte et renfermant des déchets métalliques irradiés. 6. Dispositif de compactage, utile à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte trois sous-ensembles indépendants: - le générateur de puissance de compactage ou presse (10) à axe vertical; - un chariot (2, 2', 2", 2"') équipé d'un dispositif de galets escamotables (3) et d'une motorisation embarquée ou indépendante (4), sur lequel est monté la jupe de compactage (20); - le générateur de puissance de démoulage (11). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite presse (10) comporte un vérin principal dit de compactage et des vérins auxiliaires (8) utiles au positionnement de la jupe de compactage (20) au poste de compactage (Il). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le générateur de puissance de démoulage consiste en un vérin (11) sous la poussée duquel le conteneur compacté (1"') est éjecté vers un réceptacle approprié (12). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ladite jupe de compactage (20) est frettée dans un berceau porte-jupe (21), lui-même monté sur le chariot (2, 2', 2", 2"'). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit chariot (2, 2', 2", 2"') comporte un palonnier (24) auquel sont reliées, symétriquement, de part et d'autre de l'axe médiant, deux chaînes pousseuses (4). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que ledit chariot (2, 2', 2", 2"') comporte en outre des patins latéraux (25), destinés à coopérer au poste de compactage (II) avec des butées latérales (26), pour empêcher tout mouvement de la jupe (20) pendant le compactage.