<Desc/Clms Page number 1>
Les Sociétés dites : ALKEM GmbH à Hanau (République Fédérale d'Allemagne) et Kernforschungszentrum Karlsruhe
GmbH à Karlsruhe
EMI1.1
(République Fédérale d'Allemagne) Z-1 "Procédé pour le traitement de l'oxyde de plutonium et/ou de l'oxyde mixte de plutonium et d'uranium" C. I. : Demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne P 32 27 868.3 déposée le 26 juillet
1982.
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention concerne un procédé pour le traitement de l'oxyde de plutonium et ou de l'oxyde de plutonium et d'uranium par chauffage effectué dans une atmosphère réductrice en vue de l'ajustement d'une valeur préfixée du rapport atomique oxygène/métal et suivi du refroidissement de l'oxyde dans une atmosphère de gaz réducteur et/ou inerte.
Un tel procédé est connu par le brevet pris en République Fédérale d'Allemagne sous le numéro 26 Il 750. Dans ce procédé, on chauffe des pastilles d'oxyde mixte de plutonium et d'uranium dans un mélange gazeux d'azote et d'hydrogène-c'est-à-dire d'un gaz inerte et d'un gaz réducteur-dans un four de réduction.
Les pastilles sont ensuite frittées, dans un four de frittage, dans un mélanqe gazeux d'argon et d'hydrogène, mélange qui peut être additionné de traces de vapeur d'eau dans le but de tamponner le potentiel de réduction, de façon à établir la valeur stoechiométrique désirée du rapport atomique oxygène/métal dans les pastilles.
Après le frittage, on refroidit les pastilles à la température normale (température ambiante) dans un tube de décharge refroidi par l'eau.
Le procédé connu permet aussi d'atteindre une valeur hypostoechiométrique du rapport atomique oxygène/métal dans l'oxyde mixte de plutonium et d'uranium. Une telle valeur hypostoechiométrique offre l'a-' vantage d'une diminution de la corrosion interne de la matière constitutive des fourreaux, hermétiquement obturés, des barres de combustible, foureaux dans lesquels l'oxyde mixte, sous forme de pastilles par exemple, est disposé dans le réacteur nucléaire.
Il est apparu que, lors du stockage de l'oxyde mixte de plutonium et d'uranium, traité de cette façon, particulièrement en présence d'une atmosphère d'air normale, le rapport atomique oxygène/métal croit
<Desc/Clms Page number 3>
et, partant d'une valeur hypostoechiométrique, tend vers la valeur stoechiométrique. Il s'ensuit que des pastilles d'oxyde de plutonium ou d'oxyde mixte de plutonium et d'uranium, préparées en vue du stockage, doivent, avant d'être chargées dans les gaines des barres de combustible pour réacteurs nucléaires, être soumises à un nouveau traitement thermique dans une atmosphère réductrice, afin d'être ramenées à la valeur hypostoechiométrique préfixée du rapport atomique oxygène/métal.
L'invention a pour objectif d'éviter un tel traitement thermique renouvelé, en particulier de l'oxyde de plutonium ou de l'oxyde mixte de plutonium et d'uranium, qui ont subi un stockage prolongé, sans que se produise une élévation intolérable du rapport atomique oxygène/métal pendant la durée du stockage.
Pour résoudre ce problème, et conformément à l'invention, le procédé cité au préambule est caractérisé en ce que l'oxyde est refroidi-et est maintenupendant une durée de stockage préfixée, à une température à laquelle son rapport atomique oxygène/métal ne dépasse pas la valeur préfixée.
A cet égard, l'invention part de la notion acquise, à savoir que l'élévation du rapport atomique oxygène/métal d'un oxyde stocké se produit d'autant plus internent que la température de stockage est plus basse.
Il est donc possible, moyennant le choix d'une température de stockage suffisamment basse, d'éviter un accroissement intolérable du rapport atomique oxygène/ métal pendant la durée du stockage.
Une disposition avantageuse consiste à refroidir l'oxyde-et à le maintenir-à une température telle que, pendant la durée de stockage préfixée, la valeur de son rapport atomique oxygène/métal ne s'ac croisse que de 0, 01 tout au plus. On a ainsi la certitude que des gaines hermétiquement obturées des barres
<Desc/Clms Page number 4>
de combustible, gaines'chargées de pastilles d'un tel oxyde stocké, subissent, dans un réacteur nucléaire, une corrosion pratiquement tout aussi réduite que des gaines hermétiquement obturées de barres de combustible, dans lesquelles des pastilles d'oxyde, qui présentent le même rapport atomique oxygène/métal hypostoechiométrique de départ, avaient été chargées immédiatement après le frittage.
Conformément à une disposition favorable, l'oxyde peut être maintenu, pendant la durée de stockage préfixée, dans une atmosphère chargée d'oxygène, de préférence de l'air, étant donné que, comme on l'a constaté, le rapport atomique oxygène métal de l'oxyde n'augmente pas notablement, même dans une atmosphère chargée d'hydrogène, voire de vapeur d'eau, si la température de stockage est suffisamment basse. Par conséquent, l'oxyde peut être emmagasiné dans des coffres de stockage réfrigérés par exemple, sans qu'il soit nécessaire d'adopter des mesures particulières pour empêcher l'accès à ces coffres de stockage de l'atmosphère ambiante normale ou de l'air ambiant.
L'invention et ses avantages seront décrits ci-après, à l'aide des dessins annexés, en se référant aux dessins :
La figure 1 représente d'une manière schématique un coffre de stockage réfrigéré, pour l'emmagasinnage, jpendant une durée de stockage préfixée, de pastilles d'oxyde de plutonium et/ou d'oxyde mixte de plutonium et d'uranium.
Les figures 2 à 4 sont des représentations graphiques du rapport atomique oxygène/métal, c'est-àdire O/M, de différentes pastilles d'oxyde mixte de plutonium et d'uranium, en fonction de la durée de stockage t en journées.
Dans la figure 1, le coffre de stockage
<Desc/Clms Page number 5>
réfrigéré 1 est disposé dans une boite à gants 2. Cette boite à gants 2 est équipée d'un raccord d'amenée d'air 3 et d'un raccord de départ d'air 4, auxquels sont affectés des systèmes de pompage et de filtrage, non représentés.
Dans le coffre de stockage réfrigéré 1 est disposé un petit dessicateur, désigné par 5. Des pastilles brutes de poudre moulée (des comprimés) de U02 et de Pu02 sont débord soumises à une réduction, à une température de 1 0000 C environ, dans un four de réduction, représenté par exemple dans le brevet pris en République Fédérale d'Allemagne sous le numéro 26 11 750, dans un mélange gazeux composé d'azote inerte et de 4 à 8 % en volume d'hydrogène agissant comme réducteur.
Ces pastilles sont ensuite soumises-en vue de l'ajustement d'un rapport atomique oxygène/métal (O/M) hypostoechiométrique initial-à une calcination réductrice à 17000 C dans un four à fritter, dans l'argon contenant environ 8 % en volume d'hydrogène et des traces de vapeur d'eau. Les pastilles calcinées (corps frittés) sont ensuite refroidies, dans le tube de décharge du four à fritter, dans la même atmosphère, à la températuresnormale ou température ambiante de 200 C à 250 C environ.
Ces pastilles refroidies peuvent ensuite être déposées dans'le dessicateur 5 situé dans le coffre de stockage 1 suivant la figure 1. A titre de variante, ces pastilles peuvent être déposées à découvert dans le coffre de stockage réfrigéré 1. Les pastilles emmagasinées dans le coffre de stockage réfrigéré sont maintenues à une température inférieure à la température normale (température) ambiante), comprise entre 200 C et 250 C. Une solution favorable consiste à maintenir ces pastilles à une température inférieure ou égale à 100 C, de préférence à une température comprise entre
<Desc/Clms Page number 6>
loo C à 40 C, par exemple à une température de 5 C.
Dans les figures 2 à 4 on a porté en abscisse le temps (t) en journées et en ordonnée les rapports atomiques oxygène/métal (0/M), qui avaient été mesurés d'une part pour des pastilles d'oxyde mixte de plutonium et d'uranium, pastilles qui présentaient au départ un rapport atomique oxygène/métal hypostoechiométrique et qui avaient été traitées, suivant l'invention, dans un coffre de stockage réfrigéré suivant la figure 1, et d'autre part, pour des pastilles qui n'avaient pas été traitées suivant l'invention.
La figure 4 se rapporte au cas où les pastilles brutes (corps comprimés) avaient été moulées sous pression à partir d'un granulé. Ce granulé avait été obtenu par précompactage et concassage de poudre de UO et de PuO2 et de produits recyclés broyés provenant de U02/Pu02 fritté.
Les courbes continues des figures 2 et 3 se rapportent à des résultats expérimentaux obtenus avec des pastilles qui avaient été maintenues à 50 C dans un dessicateur 5 contenu dans le coffre de stockage réfrigéré 1, tandis que la courbe continue de la figure 4 concerne des résultats expérimentaux fournis par des pastilles maintenues, également à 50 C, dans une cuvette ouverte contenue dans le coffre de stockage réfrigéré 1.
Les courbes en chaînette des figures 2 à 4 sont relatives à des pastilles qui sont identiques à celles correspondant à la courbe continue, qui présentent le même rapport atomique oxygène/métal hypostoechiométrique initial que celles-ci et qui étaient maintenues dans la boîte à gants 2, en dehors du coffre de stockage réfrigéré 1 suivant la figure 1, à la température normale ou la température ambiante, c'est-à-dire à 20 C-25 C, 250 C, dans un dessicateur ou une cuvette ouverte, et
<Desc/Clms Page number 7>
qui n'avaient donc pas été traitées conformément à l'invention.
Les points expérimentaux circulaires tracés dans les figures 2 à 4 se rapportent à des pastilles maintenues, suivant l'invention, à 50 C, c'est-àdire traitées suivant l'invention, tandis que les points expérimentaux triangulaires se rapportent à des pastilles maintenues seulement à la température ambiante, c'est-à-dire non traitées suivant l'invention.
Ainsi que le montrent les courbes continues des figures 2 à 4, la valeur du rapport atomique bxygène/métal hypostoechiométrique des pastilles traitées suivant l'invention s'est accrue, jpendant une durée de stockage supérieures à 100 journées, d'une quantité notablement inférieure à 0, 01 comparativement au rapport atomique de départ, alors que, conformément aux
EMI7.1
courbes en cha4nette courbes ce rapport atomique s'est accru beaucoup plus fortement vis-à-vis du rapport atomique initial dans le cas des pastilles non traitées suivant l'invention.