Brevet FR3087434A1 — publié le 20200424

PROCEDE D'ELIMINATION DU CESIUM ET DU STRONTIUM D'UN EFFLUENT LIQUIDE COMPRENANT CES ELEMENTS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention a trait à un procédé d'élimination du césium et du strontium, plus spécifiquement, le césium 137Cs et le strontium 9°Sr, d'un effluent liquide, en particulier, radioactif, grâce à l'utilisation combinée de réactifs appropriés, l'élimination du césium et du strontium s'effectuant par réaction concomitante de ces deux éléments avec lesdits réactifs. L'invention peut s'inscrire dans le domaine du traitement des effluents liquides radioactifs, le césium et le strontium faisant partie des émetteurs p et y présents, en majorité, dans ces effluents. Des procédés d'élimination par coprécipitation d'éléments radioactifs contenus dans des effluents liquides sont utilisés depuis de nombreuses années à l'échelle industrielle, car ils sont de mise en oeuvre simple et permettent de traiter simultanément plusieurs radionucléides présents dans des effluents de composition chimique et radiochimique complexes. Plus spécifiquement, ces procédés consistent à introduire dans l'effluent liquide à décontaminer des particules solides préformées et/ou des réactifs précurseurs desdites particules, lesdits réactifs réagissant in situ dans l'effluent liquide à décontaminer pour former lesdites particules. Ces particules sont choisies pour leur capacité à capter et retenir sélectivement les éléments chimiques à éliminer. Parmi les particules solides susceptibles de capter et retenir des éléments métalliques, on peut citer : -les particules de sulfate de baryum aptes à capter et retenir le strontium ; -les particules d'hydroxydes de fer et de cuivre aptes à capter et 2 retenir le ruthénium et les émetteurs a, tels que l'américium, le plutonium et l'uranium ; -les particules de zéolithe(s), de tétraphénylborate ou de ferrocyanure apte à capter et retenir sélectivement le césium. 5 Ces procédés peuvent être mis en oeuvre selon deux modes de réalisation : -un mode continu, dans lequel l'effluent à traiter traverse une série de réacteurs en cascade, dans lesquels les particules solides aptes à capter et retenir le ou les éléments chimiques à éliminer et/ou les réactifs précurseurs 10 desdites particules sont successivement introduits dans lesdits réacteurs ; -un mode discontinu (ou semi-fermé), dans lequel les particules solides aptes à capter et retenir le ou lesdits éléments chimiques à éliminer et/ou les réactifs précurseurs desdites particules sont introduits successivement dans un réacteur comprenant un volume prédéterminé d'effluent liquide à 15 décontaminer. Que ce soit pour le mode discontinu ou le mode continu, il est obtenu à l'issue du traitement dans le réacteur, une suspension de particules solides ayant capté les éléments chimiques à éliminer initialement présents dans l'effluent liquide. L'issue finale du traitement consiste, ensuite, à réaliser une 20 étape de séparation liquide/solide généralement dans un décanteur. Cette étape peut être facilitée en ajoutant à la suspension un agent coagulant et/ou un agent floculant. La phase solide recueillie à l'issue de cette étape de séparation (appelée à ce stade « boue ») est alors considérée comme un déchet ultime et est conditionnée, généralement dans une matrice cimentaire voire dans du bitume, 25 avant d'être entreposée. Le liquide décontaminé est, quant à lui, rejeté dans l'environnement, si sa composition radiologique et chimique le permet. A défaut, le liquide peut être amené à subir, à nouveau, un traitement ultérieur de décontamination. Concernant l'élimination du strontium et du césium par 3 coprécipitation, il a déjà été décrit, dans FR 2 937 634, un procédé impliquant l'utilisation combinée de ferrocyanure de nickel pour l'élimination du césium et de nitrate de baryum, qui forme au contact d'ions sulfates présents dans l'effluent, du sulfate de baryum qui est apte à capter et retenir le strontium, le 5 ferrocyanure de nickel et le nitrate de baryum étant introduits de manière séparée via deux conduites distinctes dans le réacteur comprenant l'effluent à décontaminer. Ce procédé permet d'obtenir une bonne sélectivité et des facteurs de décontamination relativement élevés mais peut engendrer des 10 volumes de boues radioactives conséquentes à conditionner et à stocker. Qui plus est, l'utilisation d'ions sulfates doit être contrôlée pour être compatible avec les matériaux de stockage destinés à accueillir les boues formées, notamment lorsque ces matériaux de stockage consistent en des matériaux cimentaires, qui ne tolèrent pas des taux trop élevés de sulfates. 15 Tout en profitant des avantages en termes de sélectivité et de facteur de décontamination liés à l'utilisation combinée d'un ferrocyanure et d'un sel de baryum pour la décontamination en strontium et en césium d'un effluent liquide les contenant, les auteurs de la présente invention se sont fixé pour objectif de mettre au point un procédé d'élimination du césium et du strontium 20 d'un effluent liquide comprenant ces éléments qui permette notamment une efficacité de décontamination en strontium supérieure à celle obtenue dans des procédés similaires à celui mentionné ci-dessus et parallèlement une efficacité de décontamination importante en césium et qui permette également, grâce à l'amélioration de cette efficacité de décontamination en strontium, de réduire le 25 volume de déchets solides générés et les quantités de sulfates utilisées. EXPOSÉ DE L'INVENTION Ainsi, l'invention a trait à un procédé d'élimination du césium et du strontium d'un effluent liquide comprenant ces éléments, ledit procédé comprenant les étapes a) une étape de fourniture d'un lélang renard au moins un o ianu d'un élément de transition ou t 3000 >3000 905 r 2600 720 450 3,6 5,8 10 Pour la deuxième expérience conforme à l'invention, REVENDICATIONS1. Procédé d'élimination du cesiuni et du strontium d'un effluent liquide comprenant ces éléments., ledit procédé comprenant les étapes suivantes a) une étape de four e d'un iazélange comprenant au moins un ferrocyanur in élément de transition ou un précurseur de ceEui-ci et au moins un sel de baryum, dont l'anion est différent d'un anion sulfate b) une étape de mise en contact du mélange de l'étape a) avec 10 l'effluent liquide comprenant des anions sulfates fermant ainsi une phase solide comprenant des particules solides contenant tout au partie du strontium et césium préSents initialement dans l'effluent liquide et une phase liquide appauvrie ou den Fée de césium et de strontium ; c) une étape cle séparation de ladite phase solide et de ladite phase liquide, 2. Procédé selon la revendication 1. dans lequel e mélange de l'étape e) est un mélange comprenant au moins un ferrocyanure d'un élément de sition et au moins un sel de baryum, dont Fanion Vaniion est différent d'un anion 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le ou les ferrai:yes es d'un élément de transition comprennent des anions de formule treICN)davec x étant égal à 3 ou 4 et des cations d'un élément de transition. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les cations d'un élément e tra sition sont des cations de cuivre Cu" etleu des cations de nickel 25 Ni2' 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le ou les ferrocyanures élément de transition comprennent: outre, des cations "1 eut 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les cations d'un élément alin sont des cations de potassium. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mélange de l'étape a) comprend, comme ferrocyanure, le errocyanure de nickel et de potassium répondant à la formule K2M[Fe(CN)d. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sel de baryum répond à la formule k;: Ba, dans laquelle X correspond à un anion monovalent. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sel de baryum est du nitrate dé baryum. Procédé selon l'une quelconque des revendications l'une quelcor oue des revendications précédentes, dans lequel le se! de baryum est transformé en sulfate de baryum, cette transformation ayant lieu de manière concomitante l'étape b) de Mise en contact. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le mélange de l'étape a) est un rrrélange comprenant des particules de ferrocyanure de nickel et de potassium et du nitrate de baryum. 12, Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant, en outre, une étape de préparation préalable du mélange de l'étape a). Procédé selon l'une quelconque des revendications récédentes, dans lequel l'étape de séparation de ladite phase liquide et de ladite 25 phase solide consiste en une décantation une filtration ou une combinaison de20