Brevet FR3027150A1 — publié le 20160415

L'invention concerne un dispositif et un procédé pour la décontamination d'une piscine radioactive. L'invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, destinée à la décontamination de la piscine située au-dessus de la cuve contenant le combustible dans le bâtiment réacteur, lors du remplacement de tout ou partie du combustible d'une centrale nucléaire. Ladite piscine, généralement en acier inoxydable, est placée au-dessus de la cuve du réacteur, séparée dudit réacteur par le couvercle de cuve. La profondeur de ladite piscine est supérieure à 8 mètres, et généralement de l'ordre 10 mètres afin d'assurer une protection au rayonnement ionisant. Les opérations de remplacement du combustible sont réalisées sous l'eau, pour éviter toute réaction des gaines de zirconium contenant le combustible avec la vapeur d'eau contenue dans l'air. L'opération est réalisée alors que le réacteur est à l'arrêt. La cuve du réacteur est remplie d'eau jusqu'à hauteur du plan de joint du couvercle de cuve, puis ledit couvercle est ouvert et la piscine est remplie d'eau. Les barres de combustible sont déchargées, puis la piscine et la cuve du réacteur sont vidangées pour permettre la réalisation de travaux de maintenance sur le coeur déchargé. La piscine et la cuve sont à nouveau remplies pour les opérations de chargement. La piscine est vidangée pour la fermeture du couvercle de la cuve. Les opérations de chargement et de déchargement dispersent des déchets radioactifs dans l'eau. Ces déchets se trouvent sous la forme de particules fines, plus ou moins flottantes, lesquelles particules s'incrustent dans les anfractuosités des parois de la piscine et forment des conglomérats avec l'eau. Aussi, lors de chaque vidange, la piscine fait l'objet d'une décontamination. Cette décontamination vise avant tout à abaisser le débit dose pour permettre à des opérateurs d'intervenir sans exposition excessive. La vidange est réalisée par un orifice d'aspiration en fond de piscine. Durant l'opération de vidange, les parois sont décapées par un jet d'eau sous pression, environ 2 bars, pour en décoller les déchets piégés. Un décapage des parois par jet d'eau haute pression est réalisé après vidange complète de la piscine. Finalement les boues en fond de piscine sont poussées mécaniquement, par intervention humaine, vers l'orifice d'aspiration. Toutes ces opérations sont manuelles et exposent des opérateurs, les doses de rayonnement ionisant ainsi reçues venant en déduction de leur capital d'exposition. Plus particulièrement, le décapage par jet d'eau des parois, nécessite que 3027150 2 celles-ci soient découvertes, c'est-à-dire non immergées, de sorte que l'opérateur manipulant la lance n'est plus protégé par l'eau vis-à-vis des rayonnements ionisants issus desdites parois. Chaque opération de vidange-décontamination est longue, environ 12 heures, le réacteur étant nécessairement à l'arrêt pendant ces opérations, 5 lesquelles engendrent ainsi une perte de production. Le volume de déchets radioactifs contenus dans la piscine est très faible en regard du volume d'eau que celle-ci contient. Lesdits déchets radioactifs sont récupérés, lors de la vidange par l'intermédiaire d'un filtre placé sur le circuit de traitement des effluents, de sorte que ces déchets contaminent tout ce circuit. Ainsi, ce procédé de l'art antérieur nécessite de filtrer une 10 grande quantité d'eau, pour récupérer un faible volume de déchets, quantité d'eau encore augmentée par le déversement, dans la piscine, de l'eau de décapage des parois. Dans certaines circonstances, les parois de la piscine subissent, après vidange, un traitement mécanique ponctuel, par abrasion, afin d'éliminer des zones contaminées des parois pour lesquelles l'action du jet d'eau n'a pas été suffisante pendant la vidange 15 pour en déloger les déchets incrustés. Ce traitement mécanique conduit à la création d'anfractuosités supplémentaires à la surface de la cuve, qui constituent autant de pièges pour les déchets radioactifs lors des futures opérations de chargement-déchargement. Le document WO 2004000437 décrit un dispositif d'aspiration pour la 20 décontamination d'une piscine de protection biologique. Ce dispositif est piloté par un opérateur posté à l'extérieur de la piscine. Compte tenu du volume de ladite piscine et des turbulences produites par ce dispositif, l'opérateur ne peut suivre et piloter correctement les mouvements du dispositif. Par ailleurs, ce dispositif ne permet pas une décontamination efficace des parois de la piscine et le principe de fonctionnement de 25 ce dispositif oblige à traiter un très grand volume d'eau. Or les déchets radioactifs se répartissent grossièrement entre moins de 5 % de surnageants, environ 20 % sur les parois et 70 % à 80 % en fond de piscine. L'invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur et concerne à cette fin un dispositif pour la décontamination d'une piscine de protection radiologique, lequel 30 dispositif comprend : a. un véhicule aquatique téléguidé, dit ROV de mesure, comportant des moyens de mesure radiologique ; 3027150 3 b. un véhicule aquatique téléguidé, dit ROV de décapage, comportant des moyens de brossage et d'aspiration apte à évoluer sur les parois de la piscine ; c. un circuit fermé, dit circuit d'aspiration, apte à collecter l'eau aspirée par 5 le ROV de décapage et à la refouler dans la piscine et comprenant des moyens de rétention des déchets aspirés ; d. un dispositif de pilotage du ROV de décapage comprenant, dans des moyens de mémoire, une cartographie de la contamination des parois de la piscine. 10 Ainsi, le dispositif objet de l'invention permet de réaliser une décontamination automatique des parois alors que celles-ci sont encore sous l'eau, sans ajouter de volume d'eau supplémentaire dans la piscine et en concentrant les déchets radioactifs dans le flux aspiré par le ROV de décapage, ce qui permet de simplifier la séparation de ces déchets du flux d'eau aspiré. Les moyens de pilotage du ROV de décapage 15 permettent de focaliser l'action sur les zones contaminées. L'invention est avantageusement mise en oeuvre selon les modes de réalisation exposés ci-après lesquels sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Avantageusement, le dispositif objet de l'invention comporte : 20 e. un véhicule aquatique téléguidé, dit ROV de collecte, apte à évoluer sur le fond de la piscine selon une trajectoire programmée. Ainsi, le ROV de collecte récupère sur le fond de la piscine avant que ceux-ci ne soient déversés dans le circuit de traitement des effluents. Avantageusement, le dispositif objet de l'invention comporte : 25 f. des moyens de mesure aptes à mesurer l'activité radioactive des déchets contenus dans les moyens de rétention. Ainsi, cette mesure permet de connaître à tout moment la quantité de décontamination réalisée. Selon un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention, les moyens de 30 rétention comprennent un bac de décantation de l'eau acheminée par le circuit d'aspiration et un compartiment de décantation apte à recevoir lesdits déchets. Ce mode de séparation des déchets, particulièrement simple et économique de mise en 3027150 4 oeuvre, est rendu possible par le traitement de l'eau aspirée en circuit fermé et la faible quantité de liquide ainsi aspirée en regard du volume de la piscine. Avantageusement, le compartiment de décantation comprend des moyens magnétiques configurés pour accélérer la décantation des déchets métalliques. 5 Avantageusement, le dispositif de pilotage comprend un terminal de commande manuel du ROV de décapage, apte à afficher une cartographie de l'activité sur les parois de la piscine. Ainsi, ce terminal de commande permet de piloter le ROV en mode manuel pour parfaire la décontamination. L'invention concerne également un procédé pour la décontamination d'une piscine 10 mettant en oeuvre le dispositif objet de l'invention selon l'un quelconque de ses modes de réalisation, lequel procédé comprend les étapes consistant à : i. avant la vidange de la piscine, dresser une cartographie de la contamination des parois de la piscine au moyen du ROV de mesure et enregistrer ladite cartographie dans les moyens de mémoire du dispositif 15 de pilotage ; ii. calculer et planifier le trajet du ROV de décapage en fonction de la cartographie enregistrée dans le dispositif de pilotage et de la vidange de la piscine de sorte que le ROV de décapage intervienne toujours sous l'eau ; 20 iii. déclencher le parcours du ROV de décapage en fonction de la planification définie à l'étape ii). Ainsi, en utilisant la cartographie de contamination des parois de la piscine, les moyens de pilotage calculent un trajet optimal de décontamination desdites parois, de sorte que cette opération soit réalisée le plus rapidement possible. 25 Selon un premier mode de réalisation, l'étape iii) est lancée avant la vidange alors que la piscine est toujours en eau. Selon un deuxième mode de réalisation, compatible avec le premier mode de réalisation du procédé objet de l'invention, l'étape iii) est réalisée pendant la vidange de la piscine. 30 Ce mode de réalisation permet de réduire le temps d'arrêt au minimum. Avantageusement, le procédé objet de l'invention comprend une étape consistant à : 3027150 5 iv. planifier un trajet du ROV de collecte en fond de piscine. Ainsi, le facteur de décontamination durant la vidange est encore augmenté. Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé objet de l'invention comprend une étape consistant à : 5 y. évaluer la quantité de matière radioactive théoriquement retirée en fonction de la planification de l'étape iii) et de la cartographie réalisée à l'étape i). Ainsi, les moyens de traitement appropriés, notamment les moyens de rétention, sont prévus en fonction de la vitesse de vidange et du déroulé de l'opération de 10 décontamination. Selon ce dernier mode de réalisation, le procédé objet de l'invention comprend avantageusement, après l'étape iv), les étapes consistant à : vi. mesurer la quantité de matière radioactive dans les moyens de rétention ; vii. comparer la quantité mesurée à l'étape vi) à la quantité théorique 15 déterminée à l'étape y) viii. si les quantités comparées à l'étape vii) diffèrent l'une de l'autre d'une valeur supérieure à un seuil déterminé, planifier des opérations de décontamination complémentaires. Ainsi, l'analyse des moyens de rétention permet de contrôler le bon déroulé des 20 opérations et d'anticiper d'éventuelles opérations complémentaires après la vidange. Avantageusement, le procédé objet de l'invention comporte, avant l'étape iii), une étape consistant à : ix. déterminer le nombre de ROV de décapage mis en oeuvre dans la piscine en fonction d'un temps de vidange visé. 25 Ainsi, en fonction de l'importance de la tâche de décontamination, plusieurs ROV de décapage sont utilisés conjointement pour tenir cette tâche dans le temps de vidange de la piscine. La génération automatique des trajectoires par le dispositif de pilotage permet de définir des trajectoires hors collision. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé objet de l'invention comprend, 30 après l'étape viii) une étape consistant : x. piloter manuellement le ROV de décapage au moyen du terminal de commande pour décontaminer une zone spécifique de la paroi. 3027150 6 L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 3 dans lesquelles : - la figure 1 montre, selon une vue en coupe partielle, un exemple de réalisation d'un réacteur nucléaire ; 5 - la figure 2 représente selon une vue schématique le dispositif objet de l'invention en cours de mise en oeuvre ; - et la figure 3 est un organigramme du procédé objet de l'invention. Figure 1, selon un exemple de l'environnement de mise en oeuvre du procédé et du dispositif objets de l'invention, un réacteur nucléaire, comprend une cuve (110) 10 constituant le coeur du réacteur, chargé en barres (111) d'assemblages de combustible. En fonctionnement nominal le coeur (110) est fermé par un couvercle (non représenté). Pour le remplacement du combustible, le réacteur est arrêté, le coeur rempli d'eau, puis ledit couvercle est ouvert et la piscine de protection (120) est alors remplie d'eau pour permettre les opérations de déchargement et de rechargement du coeur (110). Ces 15 opérations sont réalisées sous l'eau alors que le réacteur est à l'arrêt. La piscine (120) est vidangée et décontaminée avant la remise en route du réacteur et éventuellement après le déchargement total du coeur du réacteur pour pouvoir effectuer des travaux sur le coeur déchargé. Chaque vidange dure environ 12 heures. Figure 2, la piscine (120) du réacteur comprend un orifice (221) de vidange, le 20 circuit de vidange comprenant des filtres aptes à retenir les particules radioactives. Ladite piscine communique avec le coeur par une ouverture (222) laquelle est fermée par un couvercle. Le dispositif objet de l'invention comporte un premier véhicule (251) aquatique téléguidé, ou ROV de mesure, pourvu de moyens de mesure des rayonnements ionisants, par exemple de type geiger-muller. Ledit ROV de mesure (251) 25 comporte des moyens pour se localiser à l'intérieur de la piscine (120) tels que des moyens de vision, une boussole électronique, un sonar ou un capteur de pression, ou des moyens de géolocalisation par l'intermédiaire de balises. Il est par ailleurs en communication avec un dispositif de pilotage et d'acquisition comportant un calculateur (210). Ainsi, ledit ROV de mesure (251) est apte à délivrer au calculateur une position 30 géographique et une mesure de contamination. Le ROV de mesure (251) comporte des moyens comme des propulseurs, pour se déplacer et s'orienter dans la piscine. Figure 3, selon une première étape (310) du procédé objet de l'invention, le ROV 3027150 7 de mesure effectue une cartographie de la contamination de la piscine en effectuant un balayage de toutes les parois de ladite piscine et délivre au calculateur les mesures géolocalisées de la présence de polluants radioactifs. Ainsi, à l'issue de cette étape (310) de cartographie, le calculateur dispose en mémoire d'une cartographie de 5 contamination de la piscine. Cette étape est éventuellement précédée d'une étape de décontamination des produits surnageant selon un mode de réalisation connu de l'art antérieur. En revenant à la figure 2, le dispositif objet de l'invention comporte un ou plusieurs robots téléguidés (252), dits ROV de décapage. Ledit ROV de décapage (252) 10 comporte des moyens pour se déplacer et s'orienter sur les parois de la piscine et des moyens pour s'arrimer auxdites parois. Il comporte des moyens pour décoller les particules radioactives des parois, par exemple des moyens de brossage ou de grattage ou de décapage par impulsion laser. Le ROV de décapage (252) est piloté par le calculateur (210) et comporte des moyens pour se localiser sur une paroi, tels que des 15 moyens odométriques et un sonar. Ainsi, le ROV de décapage (252) est apte à suivre un trajet (260) qui lui est commandé par le calculateur (210), soit par un dialogue avec ledit calculateur, soit par l'enregistrement du trajet programmé dans des moyens de mémoire dudit ROV. Figure 3, à partir de la carte de contamination obtenus lors de l'étape (310) de 20 cartographie, un programme de décontamination des parois est établi. Ce programme de décontamination consiste à déterminer le nombre de ROV de décapage à utiliser et le trajet de chaque ROV de décapage entre les points de contamination des parois, de sorte que le décapage soit réalisé sous l'eau au cours de la vidange de la piscine ou dans un temps mini avant la vidange. Cette étape (320) de calcul des trajectoires est, 25 selon des modes de réalisations alternatifs, réalisée automatiquement par le calculateur des moyens de pilotage à l'aide d'un programme d'optimisation, est entrée manuellement par un opérateur ou est réalisée par l'opérateur avec l'assistance du calculateur. Selon un exemple de réalisation du procédé objet de l'invention, la quantité de matière radioactive retirée est évaluée (330) en fonction des étapes du programme 30 de décontamination. Figure 2, le ROV (252) de décapage est connecté à un circuit (230) d'aspiration. Ledit circuit d'aspiration refoule l'eau chargée de déchets ainsi aspirée dans la piscine 3027150 8 de sorte que cette aspiration ne modifie pas le temps de vidange et n'ajoute pas de quantité d'eau supplémentaire. Ledit circuit (230) comporte des moyens (265) de rétention pour retenir les déchets aspirés avant de refouler l'eau ainsi épurée dans la piscine. À titre d'exemple non limitatif les moyens (265) de rétention consistent en un 5 compartiment de décantation comprenant un réceptacle pour les produits, laquelle décantation est avantageusement accélérée par des moyens magnétiques. Le réceptacle (non représenté) est, selon un exemple de réalisation constitué par un fût en acier inoxydable entouré d'une protection de plomb. Selon cet exemple de réalisation, des moyens (270) de mesure, permettent de 10 déterminer la quantité de matière radioactive retenue dans les moyens (265) de rétention. Figure 3, au cours d'une étape (340) de vidange le ou les ROV de décapage sont mis à l'eau et la vidange de la piscine est lancée. Au cours d'une étape (350) de décontamination les ROV de décapage, se déplacent d'un point de contamination à 15 l'autre sur les parois de la piscine pour en éliminer les déchets. La quantité de déchets effectivement retirée est déterminée en mesurant la radioactivité des déchets piégés dans les moyens de rétention du circuit d'aspiration. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé objet de l'invention, l'activité mesurée (Qm) des déchets est comparée (360) à l'activité théorique (Qt) des déchets supposés retirés, à différents 20 stades de la vidange. Dans le cas où l'écart des deux valeurs est significatif IQt-QmI>s des opérations de décontamination supplémentaires sont prévues au cours d'une étape (370) de planification. Ces opérations supplémentaires de décontamination sont, par exemple, réalisées selon des méthodes connues de l'art antérieur après vidange complète de la piscine, une part importante de la décontamination ayant été réalisée 25 au cours de la vidange en temps masqué. Figure 2, selon un mode de réalisation particulier, le dispositif objet de l'invention comprend un ou plusieurs ROV de collecte (280) évoluant sur le fond de la piscine. Selon un exemple de réalisation, ledit ROV (280) de collecte est connecté au circuit (230) d'aspiration, selon des exemples alternatifs les trajets du ROV de collecte sont 30 programmés de manière similaire à celle des ROV de décapage en fonction de la cartographie d'activité réalisée au cours de la première étape du procédé objet de l'invention, ou déterminés de manière indépendante de cette cartographie de sorte à 3027150 9 couvrir toute la surface . Avantageusement, le dispositif objet de l'invention comporte un terminal (290) de pilotage manuel du ROV de décapage. Ce terminal de commande comporte une interface pour la visualisation de la radioactivité sur les parois de la piscine, soit par la récupération de la cartographie comprise dans les moyens de 5 mémoire du calculateur, soit par une acquisition réalisée par des moyens de mesure séparés. Figure 3, selon un mode de réalisation du procédé objet de l'invention, lorsque la quantité de déchets effectivement retirée diffère très sensiblement de la quantité théorique, ou que la décontamination des parois a été nettement plus rapide que la 10 vidange de la piscine, l'opérateur reprend la main sur le contrôle des mouvements du ROV de décapage par l'intermédiaire du terminal de commande pour parfaire la décontamination dans des zones spécifiques, au cours d'une étape (380) de finition, le cas échéant après avoir réalisé une nouvelle cartographie de l'activité sur les parois. La description ci-avant et les exemples de réalisation montrent que l'invention 15 atteint les objectifs visés, en particulier le dispositif et le procédé objet de l'invention permettent de réaliser toute ou partie de la décontamination de la piscine en temps masqué au cours de la vidange de ladite piscine et ainsi de réduire le temps d'arrêt de production. L'invention permet par ailleurs d'éviter la contamination de tout le circuit de traitement des effluents lors de la vidange. REVENDICATIONS1. Dispositif pour la décontamination d'une piscine (120) de protection radiologique, caractérisé en ce qu'il comprend : a. un véhicule aquatique téléguidé, dit ROV de mesure (251), comportant des moyens de mesure radiologique ; b. un véhicule aquatique téléguidé, dit ROV de décapage (252), comportant des moyens de brossage et d'aspiration, apte à évoluer sur les parois de la piscine ; c. un circuit fermé, dit circuit d'aspiration (230), apte à collecter l'eau aspirée par le ROV de décapage et à la refouler dans la piscine (120) et comprenant des moyens (265) de rétention des déchets aspirés ; d. un dispositif (210,290) de pilotage du ROV de décapage comprenant dans des moyens de mémoire une cartographie de la contamination des parois de la piscine. 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant : e. un véhicule aquatique téléguidé, dit ROV de collecte (280), apte à évoluer sur le fond de la piscine (120) selon une trajectoire programmée. 3. Dispositif selon la revendication 1 comprenant : f. des moyens (270) de mesure aptes à mesurer la radioactivité des déchets contenu dans les moyens (265) de rétention. 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens (265) de rétention comprennent un compartiment de décantation de l'eau acheminée par le circuit (230) d'aspiration et un réceptacle apte à recevoir lesdits déchets. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le compartiment de décantation comprend des moyens magnétiques configurés pour accélérer 3027150 11 la décantation des déchets métalliques. 6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de pilotage comprend un terminal (290) de commande manuel du ROV (252) de décapage, apte à afficher une cartographie de l'activité sur les parois de 5 la piscine. 7. Procédé pour la décontamination d'une piscine (120) de protection radiologique mettant en oeuvre un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : i. avant la vidange de la piscine, dresser (310) une cartographie de 10 la contamination des parois de la piscine au moyen du ROV (251) de mesure et enregistrer ladite cartographie dans le moyens de mémoire du dispositif de pilotage ; ii. calculer (320) et planifier le trajet du ROV (252) de décapage en fonction de la cartographie enregistrée dans le dispositif de pilotage 15 et de la vidange de la piscine de sorte que le ROV (252) de décapage intervienne toujours sous l'eau ; iii. déclencher le parcours (260) du ROV de décapage en fonction de la planification définie à l'étape iii). 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape iii) est lancée avant 20 la vidange alors que la piscine est toujours en eau. 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape iii) est réalisée pendant la vidange de la piscine 10. Procédé selon la revendication 7 comprenant une étape consistant à : iv. planifier un trajet du ROV de collecte en fond de piscine. 25 11. Procédé selon la revendication 7, comprenant une étape consistant à : y. évaluer (330) la quantité de matière radioactive théoriquement retirée en fonction de la planification de l'étape ii) et de la cartographie réalisée à l'étape i) 3027150 12 12. Procédé selon la revendication 11, mettant en oeuvre un dispositif selon la revendication 3, comprenant, après l'étape l'étape iii) les étapes consistant à : vi. mesurer (350) la quantité de matière radioactive dans les moyens 5 (265) de rétention ; vii. comparer (360) la quantité mesurée à l'étape vi) à la quantité théorique déterminée à l'étape y) viii. si les quantités comparées à l'étape vii) diffèrent l'une de l'autre d'une valeur supérieure à un seuil déterminé, planifier (370) des 10 opérations de décontamination complémentaires. 13. Procédé selon la revendication 9, comprenant, avant l'étape ii) une étape consistant à : ix. déterminer le nombre de ROV de décapage mis en oeuvre dans la piscine en fonction d'un temps de vidange visé. 15 14. Procédé selon la revendication 12, mettant en oeuvre un dispositif selon la revendication 5, comprenant après l'étape viii) une étape consistant : x. piloter (380) manuellement le ROV (252) de décapage au moyen du terminal (290) de commande pour décontaminer une zone spécifique de la paroi.