Brevet FR3129025A1 — publié le 20230512

TITRE DE L’INVENTION : PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE FILTRATION AUTOMATIQUE D’EFFLUENTS Le procédé de filtration automatique (100) à cartouche d’effluents contaminés comporte : - une étape (101) d’introduction automatique, par gravité ou à l’aide d’un système actif, d’une cartouche dans une chambre de filtration centrale à partir d’un sous-ensemble motorisé, - une étape (102) de filtration d’effluents dans la chambre contenant la cartouche, - une étape (103) de mesure de débit de dose spécifique à la cartouche, - une étape (104) de mesure de débit de dose ambiant, - une étape (105) d’acquisition d’un spectre de radioéléments présent dans la cartouche, - une étape (106) de calcul d’une activité radiologique globale et d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche, en fonction des valeurs mesurées et - en fonction de l’activité radiologique globale et/ou d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche et/ou d’au moins un débit de dose mesuré, d’une part, et d’au moins une valeur limite prédéterminée, d’autre part, une étape (107) de déclenchement d’une éjection (108) de la cartouche par gravité ou à l’aide d’un système actif et d’une récupération de la cartouche éjectée dans un étui d’un sous-ensemble motorisé. Figure pour l'abrégé : figure 1 PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE FILTRATION AUTOMATIQUE D’EFFLUENTS Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé et un dispositif de filtration automatique d’effluents. Elle concerne, notamment la filtration d’effluents chimiques ou radiologiques potentiellement dangereux pour l’homme et/ou pour l’environnement. État de la technique La filtration d’effluents contaminés, lors du démantèlement d’installations nucléaires par exemple, induit la concentration de fortes activités radiologiques dans les cartouches des systèmes de filtrations de liquides. Un autre inconvénient des systèmes existants est qu’ils ne permettent pas de visualiser en temps réel l’activité radiologique par radioélément. En conséquence de ces deux points, des incompatibilités liées aux gestions futures des cartouches devenues déchets peuvent être constatées a posteriori. Si bien que des risques liés à la manipulation de ces cartouches peuvent avoir été encourus. Les opérateurs peuvent être fortement exposés aux radiations ionisantes lors des interventions de maintenance et de changement de cartouche. Par ailleurs, il est difficile d’amener les systèmes de filtration sur des chantiers qui ne sont pas prévus pour accueillir des systèmes de filtration classiques lourds et encombrants, les cartouches résultantes étant souvent incompatibles avec les spécifications d’acceptation des déchets des filières déchet (activité trop élevée, présence d’eau, cartouche irradiante, problématique de radiolyse…). Bien que des systèmes automatiques et monitorés existent, ils sont souvent à poste fixe. Par ailleurs, ils ne permettent pas de s’affranchir ou de maîtriser les problèmes de cumul d’activité, d’irradiation et de contamination. La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un procédé de filtration automatique à cartouche d’effluents contaminés, qui comporte : - une étape d’introduction automatique, par gravité ou à l’aide d’un système actif, d’une cartouche dans une chambre de filtration centrale à partir d’un sous-ensemble motorisé, - une étape de filtration d’effluents dans la chambre contenant la cartouche, - une étape de mesure de débit de dose spécifique à la cartouche, - une étape de mesure de débit de dose ambiant, - une étape d’acquisition d’un spectre de radioéléments présent dans la cartouche, - une étape de calcul d’une activité radiologique globale et d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche, en fonction des valeurs mesurées et - en fonction de l’activité radiologique globale et/ou d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche et/ou d’au moins un débit de dose mesuré, d’une part, et d’au moins une valeur limite prédéterminée, d’autre part, une étape de déclenchement d’une éjection de la cartouche par gravité ou à l’aide d’un système actif et d’une récupération de la cartouche éjectée dans un étui d’un sous-ensemble motorisé. Grâce à ces dispositions, le procédé objet de l’invention permet de déterminer, en temps réel et à distance lors de la filtration d’effluents, l’activité radiologique globale de la cartouche et l’activité radiologique individuelle d’une pluralité de radioéléments. Ainsi, un opérateur peut réaliser le suivi des mesures, localement ou à distance, lors de la mise en œuvre du procédé. De plus, Le procédé permet de déclencher un processus de remplacement de la cartouche filtrante lorsqu’au moins une valeur mesurée ou calculée franchit une valeur prédéterminée. Ainsi, les risques liés à la contamination et l’exposition aux rayonnements des opérateurs, lors du changement de cartouche, sont réduits. La protection des opérateurs est donc considérablement améliorée. Le procédé permet également in fine de maîtriser l’activité radiologique de la cartouche contaminée. Ainsi, les traitements ultérieurs de la cartouche contaminée, devenue un déchet radioactif, sont simplifiés. On note que le procédé permet de mesurer, en temps réel et à distance, l’ambiance radiologique et de comparer, par exemple, la valeur mesurée à une valeur limite prédéterminée. La valeur limite prédéterminée est définie, par exemple, selon les normes d’exposition aux rayonnements. De plus, la valeur représentative de l’ambiance radiologique mesurée conditionne la validation et l’estimation des durées d’intervention de l’opérateur près du dispositif mettant en œuvre le procédé. Les risques d’exposition aux rayonnements de l’opérateur sont donc limités et ainsi la sécurité de l’opérateur est améliorée. Dans des modes de réalisation optionnels, l’étape de déclenchement de l’éjection de la cartouche est fonction de la comparaison entre le débit de dose spécifique à la cartouche mesuré et une valeur limite prédéterminée. Grâce à ces dispositions, le procédé permet un suivi, en temps réel et à distance, du débit de dose émis depuis la cartouche et de comparer la valeur mesurée à une valeur limite prédéterminée. L’éjection de la cartouche contaminée est, par exemple, déclenchée lorsque la valeur du débit de dose mesuré est supérieure à la valeur limite prédéterminée. Dans des modes de réalisation optionnels, le procédé comporte, de plus, une étape de mesure d’une différence de pression entre l’entrée et la sortie de la cartouche, l’étape de déclenchement de l’éjection de la cartouche étant également fonction de la comparaison entre la différence de pressions mesurées et une valeur limite prédéterminée. Grâce à ces dispositions, le procédé permet de mesurer, en temps réel et à distance, le colmatage de la cartouche et de comparer le niveau de colmatage à une valeur limite prédéterminée. Ainsi, le dispositif présente un paramètre supplémentaire de sécurité en évitant les problèmes liés au colmatage. Dans des modes de réalisation optionnels, l’étape de déclenchement de l’éjection de la cartouche est fonction de la comparaison entre une évolution mesurée de l’activité radiologique individuelle d’au moins un radioélément et une évolution théorique dite « courbe de percée » prédéterminée. Grâce à ces dispositions, le procédé permet de mesurer, en temps réel et à distance, la saturation en radioéléments de la cartouche et de comparer, par exemple, le niveau de saturation à une valeur limite prédéterminée, appelée « point de percée », de la courbe de percée. Le procédé permet donc d’éviter la saturation totale de la cartouche en au moins un radioélément. Ainsi, une diminution de la qualité de la filtration due à cette saturation totale en radioélément est évitée. Dans des modes de réalisation optionnels, le procédé comporte, de plus, une étape de séchage de la cartouche. Grâce à ces dispositions, le procédé permet de réduire la quantité de résidus à traiter présents dans la cartouche. Ainsi le traitement de la cartouche en tant que déchet radioactif est facilité. De plus, le procédé permet de réduire les risques de radiolyse inhérents à la présence de ces résidus. Ainsi, la sûreté des installations de stockage futures est renforcée. Dans des modes de réalisation optionnels, le procédé comporte, de plus, une étape de déclenchement de décontamination automatique du circuit des effluents dans au moins un des éléments suivants : la chambre de filtration centrale, le sous-ensemble supérieur motorisé ou le sous-ensemble inférieur motorisé, par circulation d’au moins une solution chimique en fonction de l’activité radiologique globale mesurée et/ou de l’ambiance radiologique mesurée. Grâce à ces dispositions, la décontamination automatique est déclenchée lorsque l’activité radiologique mesurée et/ou l’ambiance radiologique mesurée est supérieure à une valeur limite prédéterminée. La décontamination automatique permet de limiter l’exposition aux rayonnements de l’opérateur si une décontamination manuelle était mise en œuvre. De plus, le déclenchement de la décontamination permet de limiter l’exposition aux rayonnements de l’opérateur dû à des valeurs élevées d’activité radiologique et/ou d’ambiance radiologique. Ainsi, la sécurité de l’opérateur est améliorée. De plus, le procédé permet de mesurer, en temps réel et à distance, l’activité radiologique et/ou l’ambiance radiologique et donc de suivre la décontamination du système. Dans des modes de réalisation optionnels, le procédé comporte, de plus : - une étape de suivi d’au moins un absorbant présent dans la cartouche et/ou - une étape de détermination d’au moins un absorbant à incorporer dans une deuxième cartouche en fonction de la sélectivité de chaque absorbant par rapport aux espèces chimiques et aux radioéléments à retenir dans la cartouche, la sélectivité étant déterminée en fonction d’une comparaison entre la courbe de percée réelle de l’absorbant et la courbe de percée théorique de l’absorbant. Grâce à ces dispositions, le procédé permet de sélectionner au moins un absorbant en fonction des besoins et des contraintes de filtration inhérentes au flux d’effluents. Ainsi, la filtration d’effluents est plus efficace. Dans des modes de réalisation optionnels, le procédé comporte, de plus, une étape de capture d’images d’éléments du système de filtration et de mémorisation d’images captées. Grâce à ces dispositions, le procédé permet le suivi visuel, en temps réel, à distance et/ou a posteriori, de l’état du système de filtration. Ainsi, l’état, la présence de fuites, un défaut de positionnement d’une partie du système ou toutes autres anomalies peuvent être détectées visuellement ou par traitement d’images. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif de filtration automatique à cartouche d’effluents contaminés, qui comporte : - un moyen d’introduction automatique, par gravité ou à l’aide d’un système actif, d’une cartouche dans une chambre de filtration centrale traversée par ces effluents, à partir d’un sous-ensemble motorisé, la cartouche étant configurée pour effectuer la filtration de ces effluents, - un moyen de mesure de débit de dose spécifique à la cartouche, - un moyen de mesure de débit de dose ambiant, - un moyen d’acquisition d’un spectre de radioéléments présent dans la cartouche, - un moyen de calcul d’une activité radiologique globale et d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche, en fonction des valeurs mesurées et - un moyen de déclenchement d’une éjection de la cartouche par gravité ou à l’aide d’un système actif et d’une récupération de la cartouche éjectée dans un étui d’un sous-ensemble motorisé, en fonction de l’activité radiologique globale et/ou d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche et/ou d’au moins un débit de dose mesuré, d’une part, et d’au moins une valeur limite prédéterminée, d’autre part. Dans des modes de réalisation optionnels, ce dispositif comporte, de plus, un système de retenue et de lâcher de cartouche dans la chambre de filtration, ce système de retenue et de lâcher comportant un joint gonflable. Dans des modes de réalisation optionnels, l’étui de récupération de la cartouche comporte au moins partiellement un matériau occultant les rayonnements. Grâce à ces dispositions, le dispositif permet de diminuer les risques d’exposition aux rayonnements de l’opérateur qui manipule l’étui de récupération. Les buts, avantages et caractéristiques particulières du dispositif objet de la présente invention étant similaires à ceux du procédé objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. Selon un troisième aspect, la présente invention vise un système de filtration automatique à cartouches d’effluents contaminés, qui comporte au moins deux dispositifs objets de la présente invention. Dans des modes de réalisation optionnels, les dispositifs sont connectés en parallèle. Grâce à ces dispositions, le système permet de diviser le flux d’effluents contaminés à filtrer en nombre de flux égal au nombre de dispositifs. Ainsi le traitement d’une grande quantité d’effluents est réalisé. De plus, le système permet, lorsque la filtration est réalisée uniquement par un premier dispositif et que la cartouche du premier dispositif doit être changée, d’orienter le flux d’effluents vers le deuxième dispositif de filtration. Ainsi, l’arrêt complet de la filtration est évité. Les buts, avantages et caractéristiques particulières du système objet de la présente invention étant similaires à ceux du procédé et du dispositif objets de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du procédé, du dispositif et du système de filtration automatique d’effluents objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, sous forme d’un logigramme, des étapes de mise en œuvre d’un mode de réalisation particulier du procédé objet de l’invention, représente, sous forme d’un logigramme, des étapes de mise en œuvre d’un mode de réalisation particulier du procédé objet de l’invention, représente, schématiquement, en vue de face et en coupe partielle, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, en perspective, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, en vue de face et en coupe, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention et selon une première configuration particulière, représente, schématiquement, en vue de face et en coupe, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention et selon une deuxième configuration particulière, représente, schématiquement, un agrandissement d’une partie du dispositif illustré en , représente, schématiquement, en vue de face et en vue de coupe, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention et selon une troisième configuration particulière, représente, schématiquement, en perspective, un mode de réalisation particulier d’un sous-ensemble supérieur d’un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, en perspective, un mode de réalisation particulier d’un sous-ensemble central d’un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, en perspective, un mode de réalisation particulier d’un sous-ensemble inférieur d’un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement selon une première vue en perspective, un mode de réalisation particulier d’un module de mesure d’un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement selon une deuxième vue en perspective, un mode de réalisation particulier d’un module de mesure d’un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention également représenté en , représente, schématiquement, en perspective et en coupe, un mode de réalisation particulier d’un module de mesure, également représenté en figures 12 et 13, d’un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, en perspective, un mode de réalisation particulier d’une cartouche de filtration d’un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, en vue de face et en coupe, un mode de réalisation particulier d’une cartouche de filtration, également représentée en , d’un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, une première vue en perspective, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, une deuxième vue en perspective, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, également représenté en , représente, schématiquement, d’un mode de réalisation du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, d’un mode de réalisation du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, d’un mode de réalisation du système objet de l’invention et représente, schématiquement, d’un mode de réalisation du système objet de l’invention. Procédé (100, 200) de filtration automatique à cartouche d’effluents contaminés, caractérisé en ce qu’il comporte : - une étape (101) d’introduction automatique, par gravité ou à l’aide d’un système actif, d’une cartouche dans une chambre de filtration centrale à partir d’un sous-ensemble motorisé, - une étape (102) de filtration d’effluents dans la chambre contenant la cartouche, - une étape (103) de mesure de débit de dose spécifique à la cartouche, - une étape (104) de mesure de débit de dose ambiant, - une étape (105) d’acquisition d’un spectre de radioéléments présent dans la cartouche, - une étape (106) de calcul d’une activité radiologique globale et d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche, en fonction des valeurs mesurées et - en fonction de l’activité radiologique globale et/ou d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche et/ou d’au moins un débit de dose mesuré, d’une part, et d’au moins une valeur limite prédéterminée, d’autre part, une étape (107) de déclenchement d’une éjection (108) de la cartouche par gravité ou à l’aide d’un système actif et d’une récupération de la cartouche éjectée dans un étui d’un sous-ensemble motorisé. Procédé (100, 200) selon la revendication 1, dans lequel l’étape de déclenchement de l’éjection (108) de la cartouche est fonction de la comparaison entre le débit de dose spécifique à la cartouche mesuré et une valeur limite prédéterminée. Procédé (100) selon l’une des revendications 1 ou 2, qui comporte, de plus, une étape de mesure (110) de la différence de pression entre l’entrée et la sortie de la cartouche, l’étape de déclenchement de l’éjection (108) de la cartouche étant également fonction de la comparaison entre la différence de pressions mesurée et une valeur limite prédéterminée. Procédé (100, 200) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape de déclenchement de l’éjection (108) de la cartouche est fonction de la comparaison entre l’évolution mesurée de l’activité radiologique individuelle d’au moins un radioélément et une évolution théorique dite « courbe de percée » prédéterminée. Procédé (100) selon l’une des revendications 1 à 4, qui comporte, de plus, une étape (112) de séchage de la cartouche. Procédé (100) selon l’une des revendications 1 à 5, qui comporte, de plus, une étape (113) de déclenchement de décontamination automatique, du circuit d’effluents dans au moins un des éléments suivants : la chambre de filtration centrale, le sous-ensemble supérieur motorisé ou le sous-ensemble inférieur motorisé, par circulation d’au moins une solution chimique en fonction de l’activité radiologique globale mesurée et/ou de l’ambiance radiologique mesurée. Procédé (200) selon l’une des revendications 1 à 6, qui comporte, de plus : - une étape de suivi (114) d’au moins un absorbant présent dans la cartouche et/ou - une étape de détermination (115) d’au moins un absorbant à incorporer dans une deuxième cartouche en fonction de la sélectivité de chaque absorbant par rapport aux espèces chimiques et aux radioéléments à retenir dans la cartouche, la sélectivité étant déterminée en fonction d’une comparaison entre la courbe de percée réelle de l’absorbant et la courbe de percée théorique de l’absorbant. Procédé (100) selon l’une des revendications 1 à 7, qui comporte, de plus, une étape (110) de capture d’images d’éléments du système de filtration et de mémorisation d’images captées. Dispositif (300, 400, 500, 600) de filtration automatique à cartouche d’effluents contaminés, caractérisé en ce qu’il comporte : - un moyen d’introduction automatique, par gravité ou à l’aide d’un système actif, d’une cartouche (311) dans une chambre de filtration (310) centrale traversée par ces effluents, à partir d’un sous-ensemble motorisé (301), la cartouche étant configurée pour effectuer la filtration de ces effluents, - un moyen (320) de mesure de débit de dose spécifique à la cartouche, - un moyen (322) de mesure de débit de dose ambiant, - un moyen (321) d’acquisition d’un spectre de radioéléments présent dans la cartouche, - un moyen de calcul d’une activité radiologique globale et d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche, en fonction des valeurs mesurées et - un moyen (345) de déclenchement d’une éjection de la cartouche par gravité ou à l’aide d’un système actif et d’une récupération de la cartouche éjectée dans un étui (318) d’un sous-ensemble motorisé (303), en fonction de l’activité radiologique globale et/ou d’au moins une activité radiologique particulière à un radioélément présent dans la cartouche et/ou d’au moins un débit de dose mesuré, d’une part, et d’au moins une valeur limite prédéterminée, d’autre part. Dispositif (300, 400, 500, 600) selon la revendication 9, qui comporte, de plus, un système de retenue et de lâcher de cartouche (311) dans la chambre de filtration (310), ce système de retenue et de lâcher comportant un joint gonflable (330). Dispositif (300, 400, 500, 600) selon l’un des revendications 9 ou 10, dans lequel l’étui de récupération (318) de la cartouche comporte au moins partiellement un matériau occultant les rayonnements. Système (700, 800) de filtration automatique à cartouches d’effluents contaminés caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux dispositifs (300, 400, 500, 600) selon l’une des revendications 9 à 11. Système (700, 800) selon la revendication 12, dans lequel les dispositifs (300, 400, 500, 600) sont connectés en parallèle.