Brevet FR2912251A1 — publié le 20080808

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour traiter des boues brutes nucléaires actives provenant de centrales nucléaires, en vue de faciliter leur blocage ultérieur dans une matrice cimentaire Les boues d'atelier des centrales nucléaires ont des caractéristiques spécifiques. Leur composition et leur granulométrie varient de façon importante d'une centrale à une autre et naturellement, ces boues sont radioactives. Jusqu'à ce jour les boues ont été stockées dans des fûts. L'invention a notamment pour objet un procédé adapté aux contraintes suivantes : • industrie nucléaire impliquant une automatisation poussée du procédé en même temps qu'une grande robustesse des organes mécaniques pour limiter les interventions humaines ; • produits bruts mal connus et peu analysés car leur radioactivité rend cette analyse délicate ; • traitement discontinu par lots : chaque soir tous les circuits de traitement doivent pouvoir être vidés de leur contenu et lavés ; • unités modulaires assemblées sur site et transportables d'un site à l'autre par transport nucléaire ; • adaptabilité pour répondre aux différentes natures de boues rencontrées dans les différents sites ; • flexibilité du procédé pour s'adapter aux consignes de fonctionnement de chaque centrale nucléaire. Certaines par exemple pourraient autoriser un processus de fabrication continue tandis que d'autres imposeraient un arrêt la nuit et la vidange de toute l'installation en fin de journée ; Le procédé de l'invention est un procédé par lequel on soumet successivement chaque fût d'un lot de fûts à des opérations contrôlées à distance et qui comprennent : • le vidage du fût par retournement du fût afin de séparer 5 les eaux polluées surnageant ; • l'abattage hydraulique de la galette de boue présente éventuellement en fond de fût ; • le transfert des eaux polluées surnageant et des eaux résultant de l'abattage hydraulique de la galette de 10 fond de fût sur un dégrilleur pour retenir les déchets technologiques. Le dégrilleur > est un tambour cylindrique dont la paroi latérale présente des trous et qui est fermé à une extrémité. En service, le cylindre tourne sur lui--même et il est incliné en pente vers son 15 extrémité fermée, par exemple une pente de l'ordre de 20 . Il est alimenté en produit traiter par son extrémité ouverte ; lesfines évacuent par les trous et le gros, c'est-à-dire les déchets, reste à l'intérieur. Pour l'évacuer par gravité, on inverse l'inclinaison du 20 tambour. Pour éviter que des constituants de petit diamètre mais relativement longs puissent passer aevc les fines mais qui indésirables pour la suite de traitement, les ailettes peuvent être prévus sur la paroi externe cu tambour 25 • l'envoi dans une première cuve des eaux du surnageant où est recueilli la majorité des huiles et graisses libres et l'envoi dans une deuxième cuve des eaux d'abattage hydraulique de la galette et les produits fins contenus dans la galette ; 30 • le transfert du contenu de la deuxième cuve, après homogénéisation éventuelle, vers un décanteur ; • le pompage de la surverse résultant de la décantation en sorte que la pulpe restante dans la sousverse atteigne une teneur en eau de consigne ; • l'extraction de la sousverse et son envoi dans un 5 mélangeur pour homogénéiser les sousverses successives ; • la réception dans des fûts du contenu homogénéisé du mélangeur. S'il y a lieu, on soumet chaque fût du lot à une mesure de radiologie pour évaluer son débit de dose au contact et 10 écarter du lot les fûts dont le débit de dose est trop supérieur au débit moyen des fûts. Avantageusement, on estime la densité des matières sèches des contenus des fûts du lot pour faciliter le contrôle du procédé. 15 L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé et capable de constituer, à partir des boues brutes des boues, débarrassées de leurs déchets technologiques, à radioactivité contrôlée et à une teneur en eau, en masse, de 35%, pour permettre ultérieurement, leur 20 blocage dans des matrices cimentaires. Ce dispositif comprend : • un basculeur de fût, • des moyens pour alimenter le basculeur avec les fûts pleins individuellement, 25 • un dégrilleur pour cribler le contenu du fût, • des moyens d'abattage hydraulique de la galette de fond de fût et transfert du produit obtenu vers le dégrilleur ; • une première et une deuxième cuves pour recueillir les 30 produits non retenus au criblage, • un ou plusieurs décanteurs pour recevoir une partie desdits produits, • éventuellement une troisième cuve pour recueillir la surverse du ou des décanteurs, • un mélangeur pour recevoir les sousverses de décantation des fûts, les homogénéiser, et les transférer à une sortie, • des moyens pour alimenter la sortie du mélangeur avec des fûts vides, et évacuer les fûts remplis. Dans une réalisation préférée, le dispositif comprend : • une première unité modulaire équipée d'un basculeur de fûts, du dégrilleur et desdites première et deuxième cuve ; • une deuxième unité modulaire équipée du ou des décanteurs et éventuellement de la troisième cuve ; • une troisième unité modulaire équipée du mélangeur. Ces trois unités étant rigides, transportées à l'état séparé et assemblées sur site. On décrira c__-après des modes de réalisation non 20 limitatif du procédé et du dispositif, en référence aux figures du dessin joint sur lequel : • la figure 1 est une vue schématique de dessus du dispositif ; • la figure 2 est une élévation du dispositif ; 25 • la figure 3 est un schéma de la première et de la deuxième unité ; • la figure 4 est un schéma analogue à celui de la figure 3 mais selon un point de vue différent, et • la figure 5 est un schéma du mélangeur. 30 Sur les figures, les références désignent les éléments suivants : RF retourneur de fût AH abattage hydraulique DGR dégrilleur Cl première cuve C2 deuxième cuve P4 pompe 4 pompe sous cuve Cl P5 pompe 5 pompe sous cuve C2 C3 troisième cuve Dl premier décanteur D2 deuxième décanteur M Mélangeur On n'a pas représenté sur les figures les moyens de triradiologique qui sont en amont du dispositif. Le premier fût est transporté par pont roulant jusqu'à la première unité. De façon avantageuse une porte en partie haute de l'unité permet d'acheminer le fût directement en position de retournement sur une plateforme de réception. Cette plateforme est munie d'un dispositif qui permet de positionner et de maintenir fermement le fût quelque soit son 15 type et donc sa géométrie et contenance. Selon une autre caractéristique avantageuse, le poste de réception du fût est surveillé par une caméra qui permet à l'opérateur du pont de rester à distance pour disposer correctement le fût sur la plateforme. Grâce à une nacelle élévatrice extérieure indépendante soigneusement protégée contre les radiations un opérateur peut s'élever en toute sécurité pour se positionner correctement afin d'obtenir une position de travail pour enlever le cerclage et le couvercle du fût qu'il dépose dans un logement isolant à l'extérieur de sa nacelle. Puis il ferme la porte haute de l'unité et redescend au sol dès que cette opération terminée. C'est la seule opération manuelle du procédé. Les 10 opérations de traitement automatique peuvent alors se dérouler. Selon une caractéristique avantageuse, la plateforme support du fût peut pivoter autour du bord d'une goulotte de vidange, qu'elle déborde suffisamment pour éviter les 15 égouttures, et incliner le fût selon une pente de 10% en position de vidange normale puis selon une pente de 100% en cas de nécessité pour les cas de vidange incomplète en position normale. Selon une autre caractéristique avantageuse, la 20 plateforme de réception du fût est munie d'un dispositif anti-égouttures qui fonctionne quel que soit le type de fût qu'on retourne. Le contenu du fût se déverse dans la goulotte d'alimentation du dégrilleur. Cette vidange,, contrôlée par 25 une caméra vidéo, se déroule en deux phases : • séparation initiale des eaux polluées surnageant qui s'écoulent dès le début du basculement et traversent rapidement le dégrilleur sur les vingt à trente premiers centimètres de sa longueur sous laquelle est placée 30 d'une façon avantageuse, une goulotte à deux positions 2912251 ., qui dirige ces eaux dans la cuve Cl dont la fonction est précisément de récupérer les eaux surnageant du fût, • abattage hydraulique de la galette en fond de fût à l'aide d'un canon à eau chargée utilisant l'eau de la 5 surverse des décanteurs (cuve C3 située dans la deuxième unité). Selon une caractéristique avantageuse, le dégrilleur et le basculeur de fûts sont installés sur un cadre oscillant grâce à deux vérins hydrauliques qui permettent une inclinaison de l'ensemble entre +10 et -10 , ce qui donne à l'opérateur la maîtrise du processus de fabrication. Cet opérateur à l'aide d'une caméra vidéo qui lui donne une image de l'intérieur du dégrilleur vérifie l'avancement du travail réalisé. La conduite se passe ainsi les matières sont maintenues à l'intérieur en élevant la sortie du dégrilleur tant que les déchets technologiques ne sont pas débarrassés de leur boue et tant que la partie fine de la boue ( Le contrôle vidéo de l'intérieur du dégrilleur permet, selon une autre disposition avantageuse de ce dispositif, de réguler l'abattage hydraulique pour éviter une suralimentation du dégrilleur qui l'écarterait de son efficacité optimale. L'utilisation progressive du cadre inclinable permet également, de façon avantageuse, d'accélérer l'avance des déchets technologiques vers la sortie dès qu'ils sont débarrassés de leur boue et ainsi de gagner du temps de production. La cuve Cl joue des rôles multiples : • elle recueille les eaux décantées dans les fûts ; • située sous le basculeur, elle sert de sécurité pour récupérer d'éventuelles égouttures ; • en recueillant: les eaux surnageant des fûts, elle recueille la majorité des huiles et graisses libres. Ces dernières sont nuisibles au processus car elles encrassent les tuyaux et sont difficiles à décoller. Il faut de l'eau chaude et éventuellement du diluant pour réussir cette opération de lessivage en fin de campagne ; • elle renvoie aux centrales de l'eau excédentaire. Le reste de l'eau qui transite par la cuve Cl est conservé pour : • laver les déchets technologiques ; • décolmater les buses du dégrilleur ; • relever l'humidité des galettes pour atteindre la teneur de 35% d'eau dans les boues en fin de traitement. La cuve C2 recueille : • les produits fins ( Pendant que l'un se remplit avec les pulpes provenant de la cuve C2, l'autre est au repos pour permettre la décantation. On commande l'évacuation de la surverse du décanteur pour contrôler la densité de la sousverse restant dans le 25 fond du décanteur. On affiche en permanence le poids et le volume du contenu du décanteur pour déterminer la densité de la pulpe dans la sousverse et commander en conséquence l'extraction de la sousverse. 30 Chaque décanteur est équipé d'une pompe à amorçage automatique pour prélever sa surverse et munie d'une crépine qui permet de prélever l'eau de surverse, en évitant les déchets technologiques qui flottent, quelle que soit la hauteur de pulpe de la cuve. Une mesure de turbidité peut être mise en place en série 5 sur le refoulement de cette pompe. A la base du décanteur, une double vis d'extraction permet la vidange de la sousverse. Une vanne guillotine isole la vis de l'aval. Le temps de décantation est variable selon la nature des 10 boues rencontrées. Il est essentiellement déterminé par la nature des matériaux contenus dans les boues et par leur granulométrie. L'atelier peut être utilisé selon un mode d'exploitation à cycle fixe ou selon un mode d'exploitation à cycle adapté. 15 Une option avantageuse consiste à équiper le décanteur d'un cyclone qui permet d'accélérer la production de pulpe asséchée. Une autre option avantageuse consiste à équiper le décanteur avec une cheminée d'alimentation qui accélère la 20 séparation solide/liquide en évitant de polluer le surnageant par des apports au niveau supérieur, et qui reçoit les pulpes de la deuxième cuve C2 ou la sousverse du cyclone. La surverse du cyclone est déversée dans la cuve C3 tandis que la sousverse est déchargée soit dans le 25 décanteur soit directement dans la goulotte de réception des pulpes asséchées. Le cyclone, sensible à l'huile prise en gel le cas échéant, est nettoyé par un lessivage à l'eau chaude puis mis en court circuit. 30 En option, un râcleur est destiné à briser une voûte qui serait crée accidentellement en fin de cuve. Il est animé d'un mouvement très lent et développe un couple important. La troisième unité se compose essentiellement de : • un mélangeur M ; • un système de préparation de la chaux ; • un système de transfert des pulpes homogénéisées dans des fûts ; • un poste protégé de fermeture des fûts. Les pulpes provenant de la sousverse des décanteurs, sont homogénéisées par malaxage dans une cuve de par exemple 2 m3, dont le remplissage est contrôlé par des pesons. La chaux est humidifiée dans un fût métallique dont le couvercle est équipé d'un malaxeur type malaxeur à peinture, puis transférée au vide dans le malaxeur. Une vanne à guillotine permet de déverser les boues malaxées dans le mélangeur dans les fûts intermédiaires, qui sont évacués sur un convoyeur à rouleaux à l'extérieur de l'unité. Une porte est aménagée à cet effet. A l'abri derrière un écran, l'opérateur referme le fût avec son couvercle avant de le remettre en entreposage en attente d'un traitement dans une unité mobile de conditionnement des boues. Fonctionnement : Exploitation à cycle fixe : Les pulpes sont décantées pendant un temps assez long, une nuit par exemple, avant d'être extraites vers le mélangeur. Cette manière de fonctionner garanti une bonne séparation des matières solides qui demeurent en faible quantité dans les eaux de surverse mais cette qualité de séparation se fait au détriment de la production journalière qui n'est pas optimisée. Exploitation à cycle: adapté : Le but de ce mode d'exploitation est d'optimiser la production journalière. On commence par remplir le premier décanteur pendant un temps élémentaire (deux heures par exemple) puis on le laisse au repos pendant qu'on rempli le second pendant le même temps. C'est la fin du premier cycle. Au bout de ce cycle, on pompe la surverse du premier décanteur de façon ménagée pour que la pulpe restante atteigne la teneur en eau de consigne (35% par exemple). On arrête alors le pompage de la surverse et on extrait la sousverse vers le mélangeur. Le décanteur étant vide, on reprend son remplissage et on laisse l'autre décanter pendant le même temps élémentaire. 15 Et ainsi de suite. Le choix de la méthode dépend des conditions de site. Si l'exploitation continue est possible, la seconde méthode s'impose, tandis que si on ne peut pas travailler la nuit mais qu'on peut laisser décanter l'exploitation à cycle 20 fixe est préférable. L'extraction vers le mélangeur à la sortie des vis se fait par aspiration au vide. Les vis déversent les pulpes asséchées dans une petite goulotte qui alimente un tube aspirant la matière. Cette partie de l'installation est 25 placée sous vidéo surveillance. L'opérateur peut déclencher un petit brise motte le cas échéant si une motte plus grosse que les autres venait à boucher l'entrée du tuyau d'aspiration. L'invention n'est pas limitée aux exemples qui ont été 30 décrits. 20 25 30 REVENDICATIONS 1. Procédé pour traiter des boues brutes nucléaires actives provenant de centrales nucléaires et contenues dans des fûts, en vue de faciliter leur blocage ultérieur dans une matrice cimentaire, dans lequel on soumet successivement chaque fût d'un lot de fûts à des opérations contrôlées à distance et qui comprennent : • le vidage du fût par retournement du fût afin de séparer les eaux polluées sur nageant ; • l'abattage hydraulique de la galette de boue présente éventuellement en fond de fût ; • le transfert des eaux polluées surnageant et des eaux résultant de l'abattage hydraulique de la 15 galette de fond de fût sur un dégrilleur pour retenir les déchets technologiques ; • l'envoi dans une première cuve des eaux du surnageant où est recueilli la majorité des huiles et graisses libres et l'envoi dans une deuxième cuve des eaux d'abattage hydraulique et les produits fins contenus dans la galette ; • le transfert du contenu de la deuxième cuve, après homogénéisation éventuelle, vers un décanteur ; • le pompage de la surverse résultant de la décantation en sorte que la pulpe restante dans la sousverse atteigne une teneur en eau de consigne ; • l'extraction de la sousverse et son envoi dans un mélangeur pour homogénéiser les sousverses successives ;• la réception dans des fûts du contenu homogénéisé du mélangeur. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on soumet chaque fût du lot à une mesure de radiologie pour évaluer son débit de dose au contact et écarter du lot les fûts dont le débit de dose est trop supérieur au débit moyen des fûts. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel on estime la densité des matières sèches des contenus des fûts du lot pour faciliter le contrôle du procédé. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel on utilise plusieurs décanteurs fonctionnant en alternance. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel on commande l'évacuation de la surverse du décanteur pour contrôler la densité de la sousverse restant dans le fond du décanteur. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel on affiche en permanence le poids et le volume du contenu du décanteur pour déterminer la densité de la pulpe dans la sousverse et commander en conséquence l'extraction de la sousverse. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel on utilise une vis d'extraction et une aspiration pour transférer les boues asséchées au mélangeur. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans 25 lequel on utilise la surverse du décanteur pour décoller la galette de fond de fût. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel on utilise une partie des eaux de ladite première cuve pour laver les déchets technologiques, décolmater le dégrilleur et 30 relever si nécessaire l'humidité des galettes pour atteindre la teneur en eau de consigne en fin de traitement. 10. Procédé selon l'une des revendications 4 à 9 dans lequel on effectue les opérations de criblage, de décantation et de mélange dans des unités modulaires distinctes transportées à l'état séparé et assemblées sur site. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 10 et qui comprend : • un basculeur de fût pour vider le contenu du fût vers un dégrilleur, • des moyens pour alimenter le basculeur avec les fûts 10 pleins, • des moyens d'abattage hydraulique de la galette de fond de fût et transfert du produit obtenu vers le dégrilleur, • un dégrilleur pour cribler le contenu du fût, 15 • une première et une deuxième cuves (Cl, C2) pour recueillir les produits non retenus au criblage, • un ou plusieurs décanteurs (Dl, D2) pour recevoir une partie des dits produits, éventuellement une troisième cuve C3 pour recueillir la surverse du ou des 20 décanteurs, • un mélangeur (M) pour recevoir les sousverses de décantation des fûts, les homogénéiser, et les transférer à une sortie, • des moyens pour alimenter la sortie du mélangeur avec 25 des fûts vides, et évacuer les fûts remplis. 12. Dispositif selon la revendication 11 et qui comprend : • une première unité équipée d'un basculeur de fûts, d'un canon hydraulique du dégrilleur et desdites première et deuxième cuve ;• une deuxième unité équipée du ou des décanteurs et de la troisième cuve éventuelle ; • une troisième unité équipée du mélangeur. Ces trois unités étant rigides, séparables pour leur 5 transport et, assemblables in situ. 13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12 et dans lequel le poste de réception du fût sur le basculeur de fût est surveillé par une caméra qui permet à l'opérateur du pont de rester à distance pour disposer correctement le fût sur 10 une plateforme munie d'un dispositif qui permet de positionner et de maintenir fermement le fût quelque soit son type et donc sa géométrie et contenance. 14. Dispositif selon la revendication 11 ou 12 et dans lequel une nacelle élévatrice extérieure indépendante 15 soigneusement protégée contre les radiations permet à un opérateur de s'élever en toute sécurité pour se positionner correctement afin d'enlever le cerclage et le couvercle du fût. 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14 et 20 dont la plateforme support de fût peut pivoter autour du bord d'une goulotte de vidange vers le dégrilleur. 16. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 15 dans lequel la plateforme de réception du fût est munie d'un dispositif anti-égouttures qui fonctionne quelque soit le 25 type de fût qu'on retourne. 17. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 16 dans lequel le dégrilleur et le basculeur de fûts sont installés sur un cadre oscillant grâce à deux vérins hydrauliques qui permettent une inclinaison de l'ensemble entre +100 et -10 . 30 18. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 17 et qui comporte une troisième cuve pour recueillir la surverse du oudes décanteurs, ladite cuve étant montée sur pesons pour permettre à un opérateur : • de la vider d'une partie de son contenu pour faire de la place s'il en a besoin pour accueillir la surverse d'un décanteur. Cette vidange se fait dans la cuve C2 en faisant fonctionner le canon à eau au delà de ce qui est nécessaire pour les besoins de l'abattage hydraulique ; • a contrario de compléter son contenu, si nécessaire, avec de l'eau de la cuve Cl pour les besoins de l'abattage hydraulique 19. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 18 et dont le ou les décanteurs comportent une cheminée d'alimentation qui accélère la séparation solide liquide en évitant de polluer le surnageant par des apports au niveau supérieur, et qui reçoit les pulpes de la deuxième cuve C2 ou la sousverse du cyclone. 20. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 19 et dont le ou les décanteurs est équipé d'un cyclone qui permet d'accélérer la production de pulpe asséchée. 21. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 20 et dont le ou chaque décanteur est équipé d'une pompe à amorçage automatique pour prélever sa surverse et munie d'une crépine qui permet de prélever l'eau de surverse, en évitant les déchets technologiques qui flottent, quelle que soit la hauteur de pulpe de la cuve. 22. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 21 et qui comprend une vis d'extraction pour vidanger la sousverse du décanteur et un moyen d'aspiration pour envoyer la vidange dans le mélangeur.30