Brevet FR2709291A1 — publié le 19950303

CONTENEUR DE STOCKAGE POUR DECHETS TOXIQUES A FERMETURE ETANCHE ET SON PROCEDE DE FABRICATION DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le stockage, de préférence définitif, et en particulier le stockage de matières toxiques, nocifs et/ou présentant des risques de toxicité variables comme des déchets radioactifs. Des matières fissiles, telles que les oxydes de plutonium ou d uranium très enrichi, peuvent ainsi être stockés définitivement, compte tenu des normes de sécurité en vigueur. Art antérieur et problème posé Dans le domaine de l'énergie nucléaire, il est nécessaire de transporter, puis d'entreposer souvent définitivement les matières radioactives ou fissiles. A cet effet, on utilise des conteneurs de confinement étanche. Chaque conteneur est constitué d'un corps et d'un bouchon ou couvercle d'obturation. La fermeture du corps par le couvercle doit bien évidemment être effectuée de manière complètement étanche. En référence à la figure 1, le corps 1 est généralement cylindrique et élaboré en mortier ou béton. I1 peut être éventuellement recouvert à l'intérieur d'une enveloppe interne 6. Le corps 1 peut comprendre une rainure externe 3 destinée à la manutention du conteneur. Pour sa fermeture, il comprend une rainure interne 4 dans sa partie supérieure de manière à ce qu'un bouchon puisse être coulé à cette hauteur, une fois que les déchets ou matières à confiner sont installés dans le corps 1. Le bouchon est alors coulé par l'ouverture supérieure 2 du corps 1. La rainure interne 4 est de préférence constituée d'une surface supérieure inclinée 5A, dTune surface verticale 5B placée en retrait dans le corps 1, puis d'une surface inférieure inclinée 5C. Le matériau constituant bouchon est donc coulé dans toute ltouverture 2, notamment dans la gorge interne 4, le matériau devant être en contact parfait avec les trois surfaces 5A, 5B et 5C de la rainure interne 4. Bien entendu, chaque conteneur doit répondre à des exigences concernant les propriétés mécaniques, physiques, chimiques, d'étanchéité et de durabilité très importantes. Par exemple, on peut signaler que dans le cas de déchets radioactifs et par rapport à certaines exigences de cahier des charges, une pérennité de 300 ans doit être démontrée. D'autre part, la principale difficulté à surmonter est d'assurer un monolithisme ou une homogénéité du conteneur vis-à-vis de sa structure et de la liaison corps/bouchon, pour garantir une étanchéité à liteau, au gaz et aux autres fluides. Les trois surfaces 5A, 5B et 5C permettent assurer une certaine étanchéité, notamment grâce aux surfaces obliques supérieure 5A et inférieure 5C. Toutefois, cette solution n T assure pas une étanchéité suffisante, notamment lors des variations de températures du conteneur qui provoquent un retrait du bouchon par rapport au corps 1. Le but de llinvention est de remédier à ces inconvénients en proposant un autre concept de fermeture du conteneur. Résumé de llinvention Un premier objet principal de l'invention est un conteneur de stockage pour déchets toxiques, comprenant - un corps d'axe vertical pourvu d'une ouverture pour l'introduction des déchets, cette ouverture possédant une forme de jonction déterminée et - un bouchon de fermeture étanche placé dans l'ouverture et ayant une forme de jonction périphérique complémentaire avec la forme de jonction du corps. Selon llinvention, cette forme de jonction du corps et du bouchon présente plusieurs surfaces inclinées selon trois orientations différentes, chacune étant relative à un des quatre secteurs définis par 1V axe vertical du corps et un axe horizontal, pour que le bouchon qui peut être coulé avec le même matériau déterminé que celui du corps, après que le corps soit complètement formé, exerce des efforts de pression par ces surfaces inclinées sur les surfaces inclinées correspondantes du corps par des variations de formes lors de son séchage et lors de variations ultérieures de température ou lors de chocs mécaniques, de manière à assurer un monolithisme et une étanchéité définitive du conteneur. Dans la réalisation préférentielle du conteneur, la forme de jonction du corps porte une gorge annulaire creusée dans le sens de lTaxe vertical du corps et ayant deux surfaces latérales inclinées en un sens inversé, de façon à ce que la gorge soit légèrement ouverte, le bouchon prenant, lors de sa coulée, une forme périphérique de jonction complémentaire avec une surface extérieure de jonction inclinée et une surface intérieure inclinée en sens inversé de la gorge annulaire du corps. Cette forme de jonction du corps comporte de préférence un bourrelet à llintérieur de la gorge constitué par - une surface intérieure de la gorge - une surface supérieure interne inclinée en sens inversé à celui de la surface inférieure de la gorge. Le tout se complète avantageusement d'une surface rentrante placée en dessous de la surface supérieure interne et inclinée en sens inversé à celui de cette dernière et opposé à celui de la surface interne de la gorge. On ajoute de préférence également une surface inférieure placée en dessous de la surface rentrante et inclinée en sens inversé à celui de cette dernière. Un deuxième objet principal de l'invention est un procédé de fabrication d'un conteneur, tel quVil vient dlêtre résumé. Le procédé consiste à - couler le corps - couler le bouchon sur des matériaux stockés dans le corps en appliquant des vibrations pour que le matériau coulé se plaque contre toutes les surfaces de formes de jonction du corps. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description, acommpagnée de deux figures représentant respectivement - figure 1, un exemple de conteneur selon llart antérieur ; et - figure 2, une réalisation du conteneur selon T invention. Description détaillée d'une réalisation de l'invention En référence à la figure 2, le concept du conteneur selon l'invention est la liaison permanente et efficace du matériau constituant le bouchon avec le matériau constituant le corps 8. A cet effet, le bouchon, coulé dans l'ouverture 9, et le corps 8 sont tous les deux équipés de formes de jonction complémentaires au niveau de la liaison de corps/bouchon. Par contre, ces formes de jonction comportent chacune plusieurs surfaces orientées différemment et constituent une ou plusieurs chicanes d'étanchéité vis-à-vis des différents fluides dont le passage doit être empêché. De plus, les différentes surfaces permettent d'inhiber les effets du comportement des matériaux du corps et du bouchon durant toute la vie du conteneur pour assurer le monolithisme ou lthomogénéité déjà évoqué précédemment. De préférence, on y intègre des profils existants déjà dans les conteneurs de l'art antérieur. En effet, le conteneur selon l'invention comprend une même rainure interne 22 identique à la rainure interne 4 du conteneur de la figure 1. Cette rainure interne 22 comprend également une surface rentrante supérieure 18 inclinée en surplomb par rapport à la portion supérieure de la paroi interne 17 du corps 8. En d'autres termes, considérant le fait que cette figure 2 est une demi-coupe gauche du conteneur, cette surface rentrante supérieure 18 de la rainure 22 fait face à un quadrant inférieur droit définit par un axe vertical et un axe horizontal sur cette figure. En dessous de cette surface rentrante supérieure 18 inclinée, se trouve une surface 19 sensiblement verticale. La rainure 22 se complète d'une surface inférieure 20 inclinée en sens inversé. De cette manière, le bouchon possède déjà avec cette rainure interne 22 les avantages procurés par le bouchon de 1V art antérieur, à savoir : la sécurité d'étanchéité en cas de dilatation du bouchon par rapport au corps 8. Par contre, si un retrait s'effectue au niveau du bouchon par rapport au corps 8, on peut craindre que ltétanchéité entre ces deux éléments ne soit plus assurée. En conséquence, la caractéristique principale de I l'invention est d'ajouter dans la jonction entre le bouchon et le corps 8 au moins une surface inclinée supplémentaire permettant assurer ltétanchéité entre le bouchon et le corps 8 dans le cas d'un retrait du bouchon et dans le cas de contraintes mécaniques sur le bouchon et orientées dans différentes directions. A cet effet, le corps 8 possède dans sa partie supérieure une gorge annulaire 11 creusée dans une direction parallèle à celle de l'axe vertical 25 du conteneur. Cette gorge annulaire 11 possède une première surface latérale externe 12 légèrement inclinée par rapport à la verticale, c'est-à-dire ayant tendance à faire face au quadrant supérieur droit fini par un axe vertical et un axe horizontal. Cette surface latérale externe 12 délimite la pointe supérieure 24 de la paroi du corps 8. D'autre part, la rainure annulaire Il possède une surface de fond 13 et une deuxième surface latérale interne 14 légèrement inclinée par rapport à la verticale dans un sens inversé à celui de la première surface latérale 12. En d'autres termes, la deuxième surface latérale 14 a tendance à faire face au quadrant supérieur gauche d'un repère défini par un axe horizontal et un axe vertical. La gorge annulaire Il ainsi définie est donc légèrement ouverte vers le haut du conteneur. En fait, la forme de jonction du corps 8 forme un bourrelet 10 entre la gorge annulaire 11 et la rainure interne 22. En tenant compte de la présence de la rainure interne 22 et de la gorge annulaire 11 placée dans la partie supérieure du corps 8, on comprend que, si un bouchon est coulé de façon à ce que le matériau constituant ce bouchon remplisse toutes les formes définies par la gorge annulaire 11 et la rainure 22, on effectue un blocage complet du bouchon pour le corps 8. De plus, on constate que si le bouchon se dilate par rapport au corps, la première surface latérale externe 12 de la gorge 11 et la surface inférieure inclinée 20 de la rainure annulaire 22 auront tendance à faire monter le bouchon. Ceci aura pour conséquence de plaquer avec une très forte pression le bouchon contre la surface supérieure rentrante 18 de la rainure annulaire 22, l T étanchéité du bouchon par rapport au corps 8 étant conservée. D'autre part, lors d'un retrait éventuel du bouchon par rapport au corps 8, la deuxième surface latérale 14 de la gorge annulaire 11 aura également tendance à faire monter le bouchon par rapport au corps 8. Ceci aura pour conséquence de bloquer le bouchon sur la même surface supérieure rentrante 18 de la rainure 22, l'étanchéité du bouchon par rapport au corps 8 étant de nouveau assurée. Le blocage du bouchon par rapport au corps 8 assure également une homogénéité mécanique à toute épreuve. En effet, une traction verticale ou horizontale amènera toujours à un blocage ou un renforcement de la liaison du bouchon sur le corps 8, grâce à la présence des différentes surfaces inclinées 12, 13, 18 et 20. En effet, quel que soit ltaxe qui est suivi pour tenter de désolidariser le bouchon du corps 8, en plus de la résistance à l'arrachement, il est nécessaire de vaincre le stade de la résistance à la traction du matériau du bouchon et de le dépasser pour rompre l'étanchéité ou la fermeture du conteneur. L'expérience montre que la résistance en traction du béton est considérablement supérieure à la résistance à l'adhérence. On note qu'une surface inclinée interne 16 prévue au sommet du bourrelet 10 est également prévue. Celle-ci peut collaborer à l'étanchéité lors d'une dilatation du bouchon par rapport au corps 8 en faisant remonter le bouchon sur ce dernier et assurer ltétanchéité par la surface supérieure 18 de la rainure interne 22. Le monolithisme ou l'homogénéité du conteneur est ainsi garanti vis-à-vis des contraintes mécaniques, chimiques ou physiques et vis-à-vis de ltétanchéité par rapport aux fluides. La durée de vie du conteneur sten trouve prolongée. On précise que le bouchon est de préférence constitué du même matériau que celui constituant le corps 8. Ce matériau pouvant avoir des propriétés de déformation à haute température comme le retrait ou la dilatation. On ajoute que cette réalisation est compatible avec des conteneurs de l'art antérieur, puisque certains d'eux possèdent déjà la rainure interne 22 et des surfaces rentrante supérieure 18 et inférieure 20 inclinées. On ajoute que le fait d'utiliser un même matériau pour constituer le bouchon et le corps 8 permet de minimiser les contraintes différentielles dues à des variations thermiques et chimiques dans ce matériau. La continuité du contact entre le bouchon et le corps 8 s'en trouve donc améliorée. Compte tenu du fait que ce type de conteneur est prévu pour stocker des matières radioactives, les fonctions d'étanchéité et de résistance mécanique sont essentielles au niveau de la sécurité. En effet, lors de la mise en place du matériau du bouchon et de la rhéologie particulière qutil est nécessaire de mettre en oeuvre, les formes de jonctions du bouchon et du corps 1 permet de limiter l'intervention humaine à un temps minimal et donc de limiter le temps d'exposition à des rayonnements néfastes pour la santé des opérateurs. De la même manière que ltétanchéité vis-à-vis des fluides extérieurs que les gaz ou l'eau est assurée, ces surfaces de jonctions permettent d'éviter la fuite d'éventuelles particules actives de l'intérieur du conteneur vers l r extérieur, puisqu aucune fissure ou cheminement ne la favorise. Si une fissure apparaissait à la surface du bouchon, la liaison entre ce dernier et le corps étant toujours assurée quelque soit les contraintes, une intervention humaine de réparation de cette fissure ne serait pas nécessaire. Le fait assurer le monolithisme parfait entre le bouchon et le corps est un facteur primordial de durabilité du béton ou du mortier qui constitue le conteneur. Le procédé de fabrication du conteneur consiste à couler en premier lieu le corps 1. Une fois séché et stabilisé, celui-ci est rempli des déchets à stocker. Le bouchon est ensuite coulé au moyen du même matériau que celui constituant le corps 1 (mortier, béton). On maintient le matériau de coulée sous effet de vibrations pour que celui-ci pénètre dans toutes les formes de jonction du corps 1. Cette conception de conteneur (corps et bouchon) staffranchie de dimensions figées concernant les matériaux du corps et du bouchon. On signale que les matériaux du corps et du bouchon peuvent éventuellement être de nature différente, le résultat quant à l'amélioration du monolithisme ira dans le même sens. REVENDICATIONS 1. Conteneur de stockage pour déchets toxiques comprenant - un corps (8) vertical (25) déterminé pourvu d'une ouverture (9) pour l'introduction des déchets et portant une forme de jonction déterminée ; et - un bouchon de fermeture étanche placé dans 1' ouverture (9) et ayant une forme de jonction périphérique complémentaire à la forme de jonction du corps (8), caractérisé en ce que les formes de jonction du corps (8) et du bouchon présentent des surfaces inclinées (8, 14, 18, 20) selon trois orientations différentes, chacune étant relative à un des quatre secteurs ou quadrants définis par l'axe vertical (25) du corps (8) et un axe horizontal pour que le bouchon coulé après que ce corps (8) soit complètement formé, exerce des efforts de pression par ces surfaces inclinées sur les surfaces inclinées (12, 14, 18, 20) correspondantes du corps (8) par des variations de forme lors de son séchage et lors des variations ultérieures de température ou lors de chocs mécaniques, de manière à assurer un monolithisme et une étanchéité définitive du conteneur. 2. Conteneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bouchon est coulé avec un même matériau déterminé que celui du corps (8). 3. Conteneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la forme de jonction du corps (1) comporte une gorge annulaire (11) creusée dans le sens de l'axe vertical (25) du corps (8) et ayant deux surfaces latérales (12, 14) inclinées en sens inversés de façon à ce que la gorge annulaire (11) soit légèrement ouverte vers le haut, le bouchon prenant, lors de sa coulée, une forme périphérique complémentaire aux surfaces de la gorge annulaire (11). 4. Conteneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la forme de jonction du corps (8) comporte un bourrelet (10) placé à l'intérieur de la gorge annulaire (11) et formé par la surface intérieure (14) de cette gorge annulaire (11) et une surface rentrante interne (18) inclinée en sens inversé à la surface intérieure (14) de la gorge (il) et de sens inversé à celui de la surface interne (14) de la gorge (11) 5. Conteneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la forme de jonction du corps (8) une surface supérieure interne (16) au-dessus de la surface rentrante interne (18), inclinée en sens inversé à celui de la surface latérale interne (14) de la gorge interne (11). 6. Conteneur selon la revendication 5, caractérisé en ce qutil comprend une surface inférieure (20) en dessous de la surface rentrante interne (18) et inclinée en sens inversé par rapport à celui de cette surface rentrante (18) pour constituer une rainure interne (22). 7. Procédé de fabrication d'un conteneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à - couler le corps (8) en un matériau déterminé ; - couler le bouchon en un même matériau en appliquant des vibrations à ce matériau pour qutil se plaque contre toutes les surfaces de la forme de jonction du corps (8).