Brevet FR2853130A1 — publié le 20041001

L'invention concerne une composition destinée à être mise en contact avec une pièce présentant sur sa surface des particules contaminées, pour permettre la décontamination de ladite pièce, ainsi que des procédés de décontamination d'une pièce utilisant une telle composition. La composition est tout particulièrement destinée au traitement de la contamination radioactive non fixée, c'est-à-dire lorsqu'il n'est pas nécessaire d'éroder la pièce pour atteindre les particules contaminées et permettre leur transfert de la surface de la pièce vers la composition de décontamination. La décontamination de la pièce correspond à la diminution du nombre de particules radioactives présentes sur la surface de la pièce, jusqu'à un seuil prédéterminé, pouvant varier selon les besoins et les souhaits de l'utilisateur de la pièce. Les pièces à décontaminer peuvent être des conduites de fluides, des murs, des sols, des plafonds, des cuves, des piscines, ou des objets divers. On connaît déjà des compositions destinées à la décontamination radioactive 20 d'une pièce. Toutefois, les compositions connues ne donnent pas entière satisfaction. En effet, d'une part, ces compositions ne permettent pas d'obtenir l'efficacité de décontamination requise en termes de quantité de particules radioactives 25 restant à la surface de la pièce après les opérations de décontamination. D'autre part, la mise en oeuvre de ces compositions lors des opérations de décontamination n'est pas optimale. Dans la plupart des cas, ces compositions ne peuvent pas former de mousses adaptées aux besoins, et sont donc exclusivement mises en contact sous forme liquide avec la pièce à décontaminer, par des procédés de lavage, trempage, ou aspersion par jet haute pression. L'utilisation de telles compositions en phase liquide présente les inconvénients suivants:formation d'une grande quantité d'effluents contaminés, ce qui accroît le coût de retraitement des effluents générés, temps de contact réduit avec la pièce et affinité limitée entre des particules contaminées et la composition, d'o une décontamination insuffisante. De plus, lorsque les pièces à décontaminer présentent de grandes dimensions, ces compositions ne sont pas optimales, car elles nécessitent un grand volume de réactifs. On connaît également des compositions liquides pouvant être utilisées sous forme de mousses. Les mousses contenant plus de gaz que de liquide, on réduit ainsi les volumes de réactifs et d'effluents générés. De plus, le temps de contact entre la mousse et la pièce étant plus important qu'avec un liquide, la 15 décontamination se trouve considérablement améliorée. Toutefois, les compositions connues pouvant être utilisées sous forme de mousses présentent un certain nombre d'inconvénients. Notamment, ces compositions ne permettent pas de générer des mousses qui soient stables 20 pendant une durée suffisante, et qui puissent être transportées depuis une zone de formation de la mousse vers la pièce à décontaminer sans subir de dégradation. Il est donc nécessaire que l'opérateur forme la mousse à proximité immédiate de la pièce à décontaminer. Ainsi, les compositions connues ne sont pas aptes à respecter les nouvelles contraintes imposées dans le domaine de la décontamination radioactive (qualité de la mousse permettant d'obtenir un niveau de décontamination élevé, réduction de la dose de radioactivité reçue par l'opérateur lors des opérations de décontamination. . . De plus, les compositions connues ne permettent pas d'obtenir une mousse qui puisse être convenablement projetée sur la pièce à décontaminer avec la force nécessaire. L'invention a pour but de résoudre ces problèmes. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne une composition comprenant au moins: - entre 1 et 25 % en masse d'un premier tensioactif non ionique dont le HLB (balance hydrophile - lipophile), mesuré à température ambiante en milieu aqueux, est compris entre 14 et 16; - entre 1 et 20 % en masse d'un deuxième tensioactif non ionique dont le HLB, mesuré à température ambiante en milieu aqueux, est compris entre 10 12et14; - de l'eau. Le HLB (balance hydrophile - lipophile) est une caractéristique des tensioactifs étroitement liée à la structure de leur molécule, définie par la formule suivante: HLB = 20x H H+L o H est la masse molaire totale de la partie hydrophile du tensioactif et L est la masse molaire totale de la partie hydrophobe du tensioactif. Le HLB d'un tensioactif est d'autant plus élevé que ce tensioactif est hydrophile, 20 la limite entre le caractère hydrophile et le caractère hydrophobe se situant aux environ de HLB = 7. Le premier tensioactif présente un bon pouvoir moussant et détergent, tandis que le deuxième tensioactif présente un bon pouvoir détergent et mouillant. La composition selon l'invention est particulièrement performante en termes de degré de décontamination obtenu. De plus, elle permet d'obtenir une mousse de très bonne qualité. Grâce à l'invention, on peut donc procéder à une décontamination efficace en phase liquide ou en phase mousse à partir d'une 30 même composition. Par exemple, le premier tensioactif est un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte entre 6 et 10 atomes de carbone, le deuxième tensioactif pouvant être un alcool gras éthoxylé, comportant entre 8 et 12 atomes de carbone et entre 5 et 9 groupements oxydes d'éthylène en moyenne. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la composition peut 5 comporter entre 1 et 15 % en masse de dipropylène glycol (DPM), et/ou entre 1 et 15 % en masse d'une base alcaline telle que la soude ou la potasse. La composition peut par exemple comporter: - entre 5 et 10 % en masse d'un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte 10 8 atomes de carbone, en tant que premier tensioactif; - entre 5 et 10 % en masse d'un alcool gras éthoxylé comportant 10 atomes de carbone et 7 groupements oxydes d'éthylène en moyenne, en tant que deuxième tensioactif; - entre 3 et 9 % en masse de dipropylène glycol; 15 - entre 0,1 et 6 % en masse de soude en perles; - le complément en eau. Cette composition présente un point de trouble voisin de 700C, et compris entre 65 et 70 C pour une dilution de 5 à 10 %. Aucune agressivité de cette 20 composition n'est décelée sur les matériaux suivants: aciers inoxydables, laiton, Inconol. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la composition comporte, outre les premier et deuxième tensioactifs, entre 1 et 15 % d'un troisième 25 tensioactif non ionique dont le HLB, mesuré à température ambiante en milieu aqueux, est compris entre 13 et 15. Le troisième tensioactif est par exemple un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte entre 8 et 12 atomes de carbone, ledit troisième tensioactif étant 30 différent du premier tensioactif. La composition peut par exemple comporter: - entre 15 et 20 % en masse d'un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte 8 atomes de carbone, en tant que premier tensioactif; - entre 5 et 10 % en masse d'un alcool gras éthoxylé comportant 10 atomes de carbone et 7 groupements oxydes d'éthylène en moyenne, en tant que deuxième tensioactif; - entre 1 et 5 % en masse d'un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte s 10 atomes de carbone, en tant que troisième tensioactif; - le complément en eau. Cette composition présente un point de trouble supérieur à 950C, et compris entre 72 et 800C pour une dilution de 5 à 10 %. Aucune agressivité de cette 10 composition n'est décelée sur les matériaux suivants: aciers inoxydables, laiton, Inconol. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de décontamination d'une pièce présentant sur sa surface des particules contaminées, à l'aide de la 15 composition telle que précédemment décrite. Selon une réalisation possible, la composition est appliquée sur la pièce par pulvérisation en phase liquide. Selon une autre réalisation, on plonge la pièce dans la composition. Selon une troisième réalisation, on frotte ladite pièce avec un support en matériau textile (par exemple un chiffon en coton) ou cellulosique imbibé de la composition. On peut alors ajouter sur ledit support, en plus de la composition: de l'acide nitrique, de la soude, un solvant et/ou de l'eau savonneuse. Selon une quatrième réalisation, le procédé de décontamination comprend les étapes consistant à générer une mousse à partir de la composition, appliquer la mousse sur la pièce, rincer ladite pièce. L'étape de génération de la mousse peut elle-même comprendre les étapes consistant à: - prévoir un dispositif comprenant d'une part une buse d'introduction de liquide et d'autre part un étage Venturi comportant un convergent coaxial à ladite buse, une entrée de gaz débouchant dans le convergent, et un divergent communiquant avec une chambre de mélange, la géométrie du dispositif étant définie pour créer un phénomène de cavitation en sortie de l'étage Venturi; - introduire la composition sous forme liquide par la buse vers l'étage Venturi, 5 entraînant l'aspiration du gaz par effet Venturi et la formation de mousse dans le divergent et la chambre de mélange. On décrit à présent deux modes de réalisation particuliers de la composition selon l'invention. Selon un premier mode de réalisation, la composition est une formulation aqueuse d'agents de surface biodégradables, en milieu alcalin, conçue spécialement pour traiter la contamination non fixée en présence de corps gras. La composition comporte tout d'abord deux tensioactifs non ioniques: - un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte 8 atomes de carbone; Ce tensioactif présente un HLB voisin de 15,8 et permet ainsi d'obtenir, à 20 partir de la composition, une mousse possédant une stabilité et une persistance plus importantes qu'avec les compositions de décontamination connues. La mousse peut ainsi être générée à distance de la pièce à décontaminer et être transportée vers cette pièce, sans subir de dégradation de ses qualités, notamment dans le temps. - un alcool gras éthoxylé, comportant 10 atomes de carbone et 7 groupements oxydes d'éthylène en moyenne. Ce tensioactif présente un HLB voisin de 13,5, ce qui le rend très adsorbant 30 sur la surface des particules contaminées, permettant ainsi de déplacer facilement les particules radioactives depuis la surface de la pièce à décontaminer vers la composition. Ce tensioactif contribue à l'efficacité de l'opération de décontamination de la pièce. Ces deux tensioactifs, lorsqu'ils sont associés, agissent en synergie et permettent de procéder à une décontamination efficace puisque la mousse générée à partir de la composition les contenant présente une stabilité et un pouvoir mouillant (vis à vis des particules contaminées) accrus par rapport aux compositions connues. La composition comprend également du dipropylène glycol. Le dipropylène glycol est miscible dans l'eau et permet de solubiliser les corps gras (graisse, huile présentes à la surface de la pièce à décontaminer), à l'intérieur des 10 micelles formées par les tensioactifs. La composition comprend en outre une base alcaline telle que de la soude caustique ou de la potasse. La base alcaline permet, outre un bon dégraissage de la surface, de diminuer la température du point de trouble (au-delà duquel la 15 composition est beaucoup moins moussante), de 900C à 70'C environ. Ceci facilite le retraitement des effluents dans un évaporateur, dans lequel on cherche à éviter la formation de mousse pour plus d'efficacité. Enfin, la composition comprend de l'eau, par exemple de l'eau déminéralisée. Un exemple particulier de composition est donné dans le tableau ci-après. Composant % massique dénomination fournisseur commerciale du composant Polyglucoside 7 SIMULSOL SL8 SEPPIC (8 atomes de carbone) alcool gras éthoxylé 7 SYNPERONIC 10/7 ICI (10 atomes de carbone, 7 groupements oxydes d'éthylène) dipropylène glycol 6 DOWANOL DPM DOW CHEMICAL soude en perles 4 SOLVAY eau 76 Le procédé de fabrication de cette composition est maintenant décrit. Tout d'abord, on verse dans une cuve les trois quarts de l'eau déminéralisée, à température ambiante. On ajoute ensuite, lentement et sous agitation, la totalité de la soude. s Après une agitation de 10 minutes environ, et lorsque la soude est totalement dissoute (la solution étant alors limpide), on ajoute la totalité du polyglucoside, puis on agite pendant 10 minutes environ. On ajoute ensuite la totalité de l'alcool gras éthoxylé, et l'on agite à nouveau 10 pendant 10 minutes environ. La totalité du dipropylène glycol est alors ajoutée, et la solution agitée pendant 5 minutes environ. Enfin, les différents récipients contenant les composants sont rincés avec le reste d'eau déminéralisée, le liquide obtenu étant ensuite versé dans la cuve. 15 Après une agitation de 5 minutes environ, la composition est obtenue. La composition comprenant une quantité importante d'eau, la concentration en matières organiques et/ou minérales dans ladite composition est largement inférieure à 35 %, comme indiqué ci-après: - matières organiques dans le produit frais: 17 % en masse - matières minérales dans le produit frais: 4 % en masse - eau dans le produit frais: 79% en masse. Par " produit frais ", on entend la composition fabriquée selon le procédé décrit 25 ci-dessus, par exemple conditionnée en bidons, et prête à être utilisée (diluée, chauffée, mise en pression pour la formation d'une mousse, etc.) pour la décontamination d'une pièce. Les propriétés physico-chimiques de cette composition sont les suivantes: 30 - état physique à 200C liquide - couleur marron clair - odeur légère solubilité dans l'eau à 20'C très soluble - pH (10% dans l'eau à 20'C) entre 12 et 13 - pression de vapeur à 200C - masse volumique à 20'C tension superficielle (1 % dans l'eau) similaire à celle de l'eau entre 1,045 et 1,065 g/cm3 entre 27 et 32 mN/m Selon un deuxième mode de réalisation, la composition est une formulation aqueuse d'agents de surface biodégradables, à pH neutre, conçue spécialement pour traiter la contamination non fixée en l'absence de corps gras. Son pH neutre permet d'utiliser la composition sur tous les matériaux. La composition comporte trois tensioactifs non ioniques: - un polyglucoside, dérivé du sucre, dont la chaîne alkyle comporte 8 atomes de carbone; - un alcool gras éthoxylé, comportant 10 atomes de carbone et 7 15 groupements oxydes d'éthylèneen moyenne; - un polyglucoside, dérivé du sucre, dont la chaîne alkyle comporte 10 atomes de carbone. La présence du polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte 10 atomes de 20 carbone permet d'obtenir une meilleure adsorption de la composition sur la surface des particules contaminées. La composition comporte également de l'eau, par exemple de l'eau déminéralisée. composant % massique dénomination fournisseur commerciale du composant polyglucoside 18 SIMULSOL SL8 SEPPIC (8 atomes de carbone) alcool gras éthoxylé 7,2 SYNPERONIC 10/7 ICI (10 atomes de carbone, 7 groupements oxydes d'éthylène) polyglucoside 3 SIMULSOL SL10 SEPPIC (10 atomes de carbone) eau 71,8 Un exemple particulier de composition est donné dans le tableau ci-dessus. Le procédé de fabrication de cette composition est maintenant décrit. Tout d'abord, on prépare le polyglucoside à 10 atomes de carbone. Si le produit est pâteux on verse les trois quarts de l'eau déminéralisée à 30'C environ. Si le produit est liquide, on verse les trois quarts de l'eau déminéralisée à température ambiante. On verse dans une cuve le polyglucoside à 10 atomes de carbone ainsi préparé, puis on agite pendant 10 minutes environ, voire 20 minutes, jusqu'à ce que la dissolution soit complète. La solution obtenue est alors translucide à jaune clair. On ajoute alors la totalité du polyglucoside à 8 atomes de carbone, puis l'on 15 agite pendant 10 minutes environ. On ajoute ensuite la totalité de l'alcool gras éthoxylé, et l'on agite à nouveau, pendant 5 minutes environ. Enfin, les différents récipients contenant les composants sont rincés avec le reste d'eau déminéralisée, le liquide obtenu étant ensuite versé dans la cuve. 20 Après une agitation de 5 minutes environ, la composition est obtenue. La composition comprenant une quantité importante d'eau, la concentration en matières organiques et/ou minérales dans ladite composition est largement inférieure à 35 %, comme indiqué ci-après: - matières organiques dans le produit frais: 19 % en masse - matières minérales dans le produit frais: 0 % en masse - eau dans le produit frais: 81 % en masse. Les propriétés physico-chimiques de cette composition sont les suivantes: 30 - état physique à 200C liquide - couleur translucide - odeur légère solubilité dans l'eau à 200C très soluble - pH (10% dans l'eau à 20'C) entre 6 et 7 Il - pression de vapeur à 20cC similaire à celle de l'eau masse volumique à 200C entre 1,025 et 1,035 g/cm3 La composition, réalisée selon le premier ou le deuxième mode de réalisation 5 précédemment décrits, est biodégradable et conforme aux exigences relatives aux produits utilisés en centrales nucléaires. De plus, la composition est optimisée de sorte que la concentration en matière organique et minérale soit la plus faible possible, et inférieure à 5 %, dans les 10 effluents, afin de réduire le coût et de faciliter le traitement de ces effluents. La composition selon l'invention, conçue spécialement pour traiter la décontamination radioactive non fixée, est destinée à être mise en contact avec une pièce présentant sur sa surface des particules contaminées, pour permettre 15 la décontamination de ladite pièce en assurant le passage des particules contaminées de la surface de la pièce vers la composition. La composition peut être appliquée sur la pièce par pulvérisation en phase liquide. L'on peut également plonger la pièce dans la composition liquide. Un troisième mode de décontamination consiste à générer une mousse humide à partir de la composition puis à projeter cette mousse sur la pièce à décontaminer. Tout d'abord, une mousse est formée à partir de la composition liquide et d'eau (dilution entre 0,1 et 50%, voire entre 5 et 30%, notamment voisine de 20%, en fonction du matériau constitutif de la pièce à décontaminer et du degré de contamination). A cette fin, deux récipients contenant l'un de l'eau et l'autre la composition liquide selon l'invention sont prévus. L'eau et la composition sont amenées dans les proportions souhaitées (par un système de conduites et de pompes doseuses) vers un dispositif de génération de mousse, et introduites dans une buse communiquant de façon coaxiale avec le convergent d'un étage Venturi. L'étage Venturi possédant une entrée de gaz débouchant dans le convergent, du gaz, par exemple de l'air, est aspiré par effet Venturi. Le mélange gaz - eau - composition est alors déplacé vers le divergent de l'étage Venturi puis vers une chambre de mélange. La géométrie du dispositif - et en particulier du divergent - est prévue pour créer un phénomène de cavitation en sortie de l'étage Venturi. Il s'ensuit la formation de mousse dans le divergent et la chambre de mélange. o0 La mousse est ensuite transportée, via des flexibles, depuis le dispositif de génération de cette mousse jusqu'à la pièce à décontaminer, puis projetée sur ladite pièce à l'aide d'outillages spécifiques. La qualité et la stabilité de la mousse obtenue à partir de la composition selon 15 l'invention permettent de générer la mousse à distance de la pièce, de la transporter sur plusieurs dizaines de mètres et de la projeter efficacement contre la pièce sans que la mousse ne soit dégradée, en termes de composition, taille des bulles, etc. Un opérateur peut donc travailler à distance de la pièce contaminée, ce qui réduit considérablement la dose de radioactivité 20 qu'il reçoit lors de cette décontamination. Une ou plusieurs applications de mousse peuvent s'avérer nécessaires en fonction du degré de décontamination de la pièce prédéterminé par l'utilisateur. Enfin, après action de la mousse, on procède à un rinçage à l'eau, qui permet 25 d'évacuer les particules contaminées avec la composition de décontamination. Les effluents générés par cette composition peuvent être traités sur les installations classiques en milieu nucléaire après une simple neutralisation avec un produit. Comme indiqué précédemment, la concentration en matière organique et minérale dans les effluents est inférieure à 5 %. Selon la décontamination effectuée, les effluents peuvent contenir de 96 à 98 % d'eau. REVENDICATIONS 1. Composition destinée à être mise en contact avec une pièce présentant sur sa surface des particules contaminées, pour permettre la décontamination de ladite pièce, ladite composition comprenant au moins: entre 1 et 25 % en masse d'un premier tensioactif non ionique dont le HLB (balance hydrophile - lipophile), mesuré à température ambiante en milieu aqueux, est compris entre 14 et 16; - entre 1 et 20 % en masse d'un deuxième tensioactif non ionique dont le 10 HLB, mesuré à température ambiante en milieu aqueux, est compris entre 12 et 14; - de l'eau. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier 15 tensioactif est un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte entre 6 et 10 atomes de carbone. 3. Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le deuxième tensioactif est un alcool gras éthoxylé, comportant entre 8 et 12 20 atomes de carbone et entre 5 et 9 groupements oxydes d'éthylène en moyenne. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte entre 1 et 15 % en masse de dipropylène glycol 25 (DPM). 5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte entre 1 et 15 % en masse d'une base alcaline telle que la soude ou la potasse. 6. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte: - entre 5 et 10 % en masse d'un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte 8 atomes de carbone, en tant que premier tensioactif; entre 5 et 10 % en masse d'un alcool gras éthoxylé comportant 10 atomes de carbone et 7 groupements oxydes d'éthylène en moyenne, en tant que deuxième tensioactif; - entre 3 et 9 % en masse de dipropylène glycol; 5 entre 0,1 et 6 % en masse de soude en perles; - le complément en eau. 7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte entre 1 et 15 % d'un troisième tensioactif non ionique 10 dont le HLB, mesuré à température ambiante en milieu aqueux, est compris entre 13 et 15. 8. Composition selon la revendication 7, caractérisée en ce que le troisième tensioactif est un polyglucoside dont la chaîne alkyle comporte entre 8 et 12 15 atomes de carbone, ledit troisième tensioactif étant différent du premier tensioactif. 9. Composition selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte: - entre 15 et 20 % en masse d'un polyglucoside dont la chaîne alkyle 20 comporte 8 atomes de carbone, en tant que premier tensioactif; entre 5 et 10 % en masse d'un alcool gras éthoxylé comportant 10 atomes de carbone et 7 groupements oxydes d'éthylène en moyenne, en tant que deuxième tensioactif; - entre 1 et 5 % en masse d'un polyglucoside dont la chaîne alkyle 25 comporte 10 atomes de carbone, en tant que troisième tensioactif; - le complément en eau. 10. Procédé de décontamination d'une pièce présentant sur sa surface des particules contaminées, caractérisé en ce qu'on applique une composition 30 selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 sur ladite pièce, par pulvérisation en phase liquide. 11. Procédé de décontamination d'une pièce présentant sur sa surface des particules contaminées, caractérisé en ce qu'on plonge ladite pièce dans une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. s 12. Procédé de décontamination d'une pièce présentant sur sa surface des particules contaminées, caractérisé en ce qu'on frotte ladite pièce avec un support en matériau textile ou cellulosique imbibé d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 13. Procédé de décontamination d'une pièce présentant sur sa surface des particules contaminées, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - générer une mousse à partir d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9; - appliquer la mousse sur la pièce; - rincer ladite pièce. 14. Procédé de décontamination selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'étape de génération de la mousse comprend elle-même les étapes 20 consistant à: - prévoir un dispositif comprenant d'une part une buse d'introduction de liquide et d'autre part un étage Venturi comportant un convergent coaxial à ladite buse, une entrée de gaz débouchant dans le convergent, et un divergent communiquant avec une chambre de mélange, la géométrie du 25 dispositif étant définie pour créer un phénomène de cavitation en sortie de l'étage Venturi; - introduire la composition sous forme liquide par la buse vers l'étage Venturi, entraînant l'aspiration du gaz par effet Venturi et la formation de mousse dans le divergent et la chambre de mélange.