CH651956A5 - PROCESS FOR PREVENTING THE DISSEMINATION OF TOXIC MATERIAL IN THE ENVIRONMENT AND GLASS ARTICLE OBTAINED BY THIS PROCESS. - Google Patents

PROCESS FOR PREVENTING THE DISSEMINATION OF TOXIC MATERIAL IN THE ENVIRONMENT AND GLASS ARTICLE OBTAINED BY THIS PROCESS. Download PDF

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CH651956A5
CH651956A5 CH10015/79A CH1001579A CH651956A5 CH 651956 A5 CH651956 A5 CH 651956A5 CH 10015/79 A CH10015/79 A CH 10015/79A CH 1001579 A CH1001579 A CH 1001579A CH 651956 A5 CH651956 A5 CH 651956A5
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CH
Switzerland
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glass
radioactive
waste
container
porous
Prior art date
Application number
CH10015/79A
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French (fr)
Inventor
Catherine J Simmons
Joseph H Simmons
Pedro B Macedo
Nicholas Lagakos
Danh Cong Tran
Original Assignee
Pedro B Macedo
Litovitz Theodore A
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/02Treating gases
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • G21F9/34Disposal of solid waste
    • G21F9/36Disposal of solid waste by packaging; by baling

Description

L'invention peut être appliquée d'une façon générale, à la lanthanides, par exemple La, Ce, Pr Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, The invention can be applied in general to lanthanides, for example La, Ce, Pr Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb,

concentration et l'immobilisation de matières solides toxi- Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, cobalt, cadmium, argent, zirco- concentration and immobilization of toxic solids- Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, cobalt, cadmium, silver, zirco-

ques, telles que le mercure, le cadmium, le tellure, le plomb, 35 nium, molybdène, technétium, niobium ruthénium, rhodium, such as mercury, cadmium, tellurium, lead, nium, molybdenum, technetium, niobium ruthenium, rhodium,

des insecticides et des poisons, et spécialement des matières palladium, tellure, césium, baryum, francium, yttrium, ra- insecticides and poisons, especially palladium, tellurium, cesium, barium, francium, yttrium, ra-

radio-actives et les matières du même genre pour des périodes dium et les actinides, par exemple Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, radioactive materials and the like for periods of dium and actinides, e.g. Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am,

extrêmement longues. Cm, Bk, Cf, Es. Sont spécialement utilisables dans la mise en extremely long. Cm, Bk, Cf, Es. Are especially usable in setting

Plus particulièrement, selon des mises en œuvre de l'inven- œuvre de l'invention, les déchets radio-actifs provenant de tion on peut produire de nouveaux articles en verre contenant 40 réacteurs nucléaires, du retraitement du combustible usé de ces matières solides toxiques et ayant une haute résistance mé- réacteurs, des piscines de stockage de combustible usé ou canique et une haute durabilité chimique à la corrosion d'autres procédés produisant des déchets radio-actifs. More particularly, according to implementations of the invention of the invention, radioactive waste from tion can be produced new glass articles containing 40 nuclear reactors, the reprocessing of spent fuel from these toxic solid materials and having a high resistance to reactors, spent fuel or thermal storage pools and a high chemical durability to corrosion of other processes producing radioactive waste.

auquese et ayant des valeurs suffisamment basses des coeffi- L'invention peut être mise en œuvre de diverses manières, cients de diffusion des radio-isotopes pour fournir une protec- Par exemple, une manière facile, mais très efficace, consiste à tion à l'environnement contre la libération de matière radio- 45 déposer les matières radio-actives, par exemple des nitrates active telle que des isotopes radio-actifs, des déchets nucléai- radio-actifs, sous la forme d'une matière solide dans un récires, etc., qui sont concentrés, immobilisés et encapsulés dans pient en verre non-poreux, tel qu'un tube en verre, compor-ces articles et que l'on peut enfouir sous terre ou en mer. Les tant au moins une ouverture, à chauffer ensuite le récipient articles en verre sont formés en déposant les matières solides pour chasser l'eau et/ou les autres matières volatiles non-ra-radio-actives dans un récipient en verre, après quoi on chauffe so dio-actives, s'il y en a, et à affaisser ensuite les parois du tube le récipient pour chasser les matières volatiles non-radio-acti- et à le sceller autour des matières solides radio-actives dépo-ves ainsi que les produits de décomposition non-radio-actifs. sées. L'étape de chauffage peut être conduite de manière que Le récipient en verre peut être formé de verre poreux et peut les matières solides, telles que des nitrates, déposées dans le contenir ou ne pas contenir un garnissage de verre poreux ou tube se décomposent pour donner des gaz non-radio-actifs, non qui peut être de préférence en particules ou peut être rela- 55 tels que des oxydes d'azote, qui sont éliminés du tube avant tivement gros sous la forme d'un seul ou de quelques cylindres scellement. auquese and having sufficiently low values of coeffi- The invention can be implemented in various ways, cient diffusion radioisotopes to provide protection. For example, an easy but very effective way is to tion l environment against the release of radioactive material 45 depositing radioactive materials, for example active nitrates such as radioactive isotopes, nuclear-radioactive waste, in the form of a solid material in a recires, etc., which are concentrated, immobilized and encapsulated in a non-porous glass pient, such as a glass tube, comprising these articles and which can be buried underground or at sea. Both at least one opening, then to heat the container glass articles are formed by depositing the solids to expel water and / or other volatile non-ra-radioactive materials in a glass container, after which is heated so dio-active, s 'there are, and then collapse the walls of the tube the container to expel the non-radioactive volatiles and seal it around the radioactive solids deposited as well as the non-radioactive decomposition products. sées. The heating step can be carried out in such a way that the glass container can be formed from porous glass and can solids, such as nitrates, deposited in the container or not contain a lining of porous glass or tube to decompose. to give non-radioactive gases, which may preferably be particulate or can be relatively 55 such as nitrogen oxides, which are removed from the before large tube as a single or a few cylinders sealing.

de verre. Les articles en verre sont caractérisés par une radio- En variante, un récipient en verre non-poreux peut être activité supérieure par exemple à 1 microcurie, généralement fermé à une extrémité et au moins partiellement rempli d'un supérieure à 1 millicurie, de préférence supérieure à 1 curie, garnissage tel que des particules de verre poreux, comme de la part centimètre cube de l'article. (Quand des déchets radio-ac-60 poudre de verre poreux ou de très petites sphères de verre ou tifs très dilués sont traités selon la présente invention en vue du gel de silice sous la forme de particules ou dans une autre de concentrer et d'immobiliser les déchets radio-actifs pour forme. Le fluide contenant la matière radio-active est ensuite stockage, l'activité de rayonnement des articles en verre résul- versé dans le récipient de manière à remplir les interstices entants peut ne pas atteindre le niveau de 1 millicurie par centi- tre les particules de verre et ensuite on chauffe pour chasser les mètre cube de l'article en verre et peut rester au-dessous de 1 65 matières volatiles non-radioactives avec ou sans décomposi-microcurie par centimètre cube, quand il devient opportun tion de constituants, tels que des nitrates, présents dans les pour d'autres raisons d'affaisser et/ou de sceller le récipient en fluides et finalement on scelle le récipient en verre autour des verre. Dans la concentration et l'immobilisation de matières matières solides radio-actives déposées sur les particules de of glass. Glass articles are characterized by a radio- Alternatively, a non-porous glass container can be activity greater than for example 1 microcurie, generally closed at one end and at least partially filled with more than 1 millicurie, preferably greater than 1 curie, filling such as particles of porous glass, as on the cubic centimeter part of the article. (When radio-ac-60 waste porous glass powder or very small glass spheres or very diluted tif are treated according to the present invention for silica gel in the form of particles or in another to concentrate and immobilize the radioactive waste to form. The fluid containing the radioactive material is then stored, the radiation activity of the glass articles poured into the container so as to fill the interstices may not reach the level of 1 millicurie per cent the glass particles and then heated to drive out the cubic meters of the glass article and can remain below 1,65 non-radioactive volatile matter with or without decomposi-microcurie per cubic centimeter, when it becomes expedient tion of constituents, such as nitrates, present in them for other reasons of collapsing and / or sealing the container in fluids and finally the glass container is sealed around the glasses. oncentration and immobilization of radioactive solid matter deposited on the particles of

5 651 956 5,651,956

verre et dans les pores des particules de verre poreux, s'il y en ici pour le récipient en verre et/ou pour le garnissage de verre a, contenues dans le récipient. Dans ce cas, les particules de à l'intérieur du récipient sont d'un type approprié quelcon-verre contenues fournissent des surfaces sur lesquelles les ma- que, mais de préférence sont d'un type résistant, durable, ré-tières solides peuvent être déposées et servent aussi à limiter la sistant au lessivage et résistent aux produits chimiques. N'im-volatilisation pour empêcher une éruption de liquide hors du 5 porte quelle comopsition de verre ayant ces propriétés peut tube durant l'érape de chauffage. Les particules de verre po- être utilisée, comme des verres à haute teneur en silice, par reux fournissent des surfaces intérieures supplémentaires dans exemple les verres Vycor et Pyrex. Les verres utilisables con-les pores des particules pour le dépôt de quantités supplémen- tiennent au moins 70% environ, de préférence au moins 80% taires des matières solides dissoutes dans le fluide en même environ, en particulier au moins 93% environ de silice. glass and in the pores of the porous glass particles, if there are here for the glass container and / or for the filling of glass a, contained in the container. In this case, the particles inside the container are of any suitable type - glass contained provide surfaces on which the marks, but preferably are of a resistant, durable, solid-re-type be deposited and also serve to limit the resistance to leaching and are resistant to chemicals. Do not volatilize to prevent a liquid eruption from the door which comopsition of glass having these properties can tube during heating. Particles of glass which can be used, such as glasses with high silica content, by reds provide additional interior surfaces, for example Vycor and Pyrex glasses. The glasses which can be used with the pores of the particles for depositing additional quantities contain at least about 70%, preferably at least 80%, of the solids dissolved in the fluid at the same time, in particular at least about 93% of silica. .

temps que des surfaces extérieures pour le dépôt de matières i0 Des compositions de verre appropriées qui peuvent être solides dispersées. utilisées comme compositions de verre poreux dans les nou- time as external surfaces for the deposition of materials. Suitable glass compositions which may be solid dispersed. used as porous glass compositions in new

Dans un autre mode de mise en œuvre de l'invention, un veaux procédés contiennent généralement Si02 comme cons-récipient en verre non-poreux ayant des extrémités supérieure tituant majeur et ont une grande surface spécifique.Dans di-et inférieure ouvertes peut être rempli de particules de verre vers modes de mise en œuvre de l'invention, la teneur en Si02 poreux ou non qui sont retenues dans le récipient en verre au 15 du verre ou gel de silice poreux est avantageusement d'au moyen d'une structure poreuse, comme de la laine de verre ou moins environ 75 moles pour cent de Si02, de préférence au un disque ou cylindre de verre poreux dans la partie inférieure moins environ 82 moles pour cent de Si02 et en particulier au du récipient pour supporter les particules de verre dans le réci- moins environ 89 moles pour cent de Si02. De tels verres sont pient. Le fluide contenant des matières solides radio-actives décrits dans la documentation technique publiée, voir par dissoutes et/ou dispersées est ensuite versé dans l'extrémité su- 20 exemple les brevets E.U.A. n° 2 106 744,2 215 036, In another embodiment of the invention, a calf process generally contains Si02 as a non-porous glass container-cons having major tituant upper ends and have a large specific surface. In open di- and lower can be filled of glass particles towards embodiments of the invention, the content of porous or non-porous SiO 2 which is retained in the glass container with glass or porous silica gel is advantageously by means of a porous structure , such as glass wool or less about 75 mole percent Si02, preferably a disc or cylinder of porous glass in the bottom minus about 82 mole percent Si02 and in particular the container to support the particles of glass in the container about 89 mole percent Si02. Such glasses are pient. The fluid containing radioactive solids described in the published technical documentation, see by dissolved and / or dispersed is then poured into the end of the example E.U.A. n ° 2 106 744.2 215 036,

périeure ou inférieure du récipient et passe à travers le lit de 2 221 709,2 272 342,2 326 059,2 336 227,2 340 013, bottom or bottom of the container and passes through the bed of 2,221,709.2 272,342.2 326,059.2 336,227.2 340,013,

particules de verre qui jouent le rôle d'un filtre pour séparer 4 110 093 et 4 110 096. glass particles which act as a filter to separate 4 110 093 and 4 110 096.

du fluide les matières solides radio-actives dispersées. Le lit de Les compositions de verre de silicate poreux peuvent aussi particules de verre peut contenir des particules de verre ayant être préparées de la manière décrite dans le brevet E.U.A. n° des groupes échangeurs de cations liés au silicium, tels que des 25 3 147 225 en formant des particules de fritte de verre de sili-groupes oxyde de métal alcalin ou oxyde d'ammonium. cate, en les faisant tomber à travers une zone à chauffage ra- of dispersed radioactive solids. The bed of the porous silicate glass compositions may also glass particles may contain glass particles having been prepared as described in E.U.A. No. cation exchange groups bonded to silicon, such as 25,147,225 by forming glass frit particles of alkali metal oxide or ammonium oxide silicon groups. cate, dropping them through a heated area

Les particules de verre poreux échangeur de cations élimi- diant dans laquelle elles deviennent fluides tout en tombant li-nent du fluide les cations radio-actifs dissous. On peut faire brement et prennent une forme générale sphérique en raison passer le fluide à travers un ou plusieurs de ces lits en utilisant des forces de tension superficielle et ensuite en les refroidissant des techniques classiques pour filtration et/ou échange d'ions 30 pour maintenir leur nature vitreuse et leur forme sphérique. à lits multiples jusqu'à ce que le fluide ait été dépouillé de sa En général, on peut préparer le verre de silicate poreux en radio-activité au niveau désiré. Quand les particules de verre faisant fondre un verre de borosilicate de métal alcalin, en le utilisées pour la filtration et l'échange d'ions deviennent char- séparant par séparation de phases en deux phases de verre re-gées ou quand, pour une autre raison, on ne désire pas les uti- liées entre elles et en enlevant par lessivage une des phases, à liser davantage, on peut chauffer les lits et le récipient les con- 35 savoir la phase d'oxyde de bore et d'oxyde de métal alcalin, tenant pour chasser l'eau et/ou d'autres matières volatiles ou pour laisser un squelette poreux constitué principalement de gaz non-radio-actifs tels que des produits de décomposition, la phase de verre d'une haute teneur en silicate restante. La par exemple des oxydes d'azote, et pour affaisser ensuite les principale propriété du verre poreux est que quand il est pores des particules de verre poreux contenant les cations ra- formé, il contient une grande aire superficielle interne cou-dio-actifs, pour fondre ensemble les particules de verre, em- 40 verte de groupes hydroxyle liés au silicium. On préféré utiliser prisonnant ainsi les matières solides radio-actives et/ou les ca- un verre poreux formé par séparation de phases et lessivage tions déposés sur les surfaces intérieures et extérieures des par- parce qu'il peut être préparé avec une grande aire superficielle ■ ticules et ensuite pour affaisser le récipient en verre et le sceller par unité de volume et a de petites grosseurs de pores pour autour de tout son contenu pour encapsuler la masse entière fournir une haute concentration de groupes hydroxyle super-en une structure sensiblement pleine résistant au lessivage 45 fïciels liés au silicium, et parce que le lessivage pour former les convenable pour stockage de longue durée. pores laisse des résidus de groupes silice hydrolysée dans les The particles of porous cation exchanger glass eliminating in which they become fluid while falling li-nent of the fluid radioactive cations dissolved. They can be made briefly and take a generally spherical shape by passing the fluid through one or more of these beds using surface tension forces and then cooling them with conventional techniques for filtration and / or ion exchange to maintain their glassy nature and their spherical shape. multi-bed until the fluid has been stripped of its In general, the porous silicate glass can be prepared for radioactivity to the desired level. When the glass particles melting an alkali metal borosilicate glass, used for filtration and ion exchange become char-separating by phase separation into two re-aged glass phases or when, for another reason, one does not wish the utilities between them and by removing by leaching one of the phases, to read more, one can heat the beds and the container to know them the phase of oxide of boron and oxide of alkali metal, holding to expel water and / or other volatile matter or to leave a porous skeleton consisting mainly of non-radioactive gases such as decomposition products, the glass phase of a high silicate content remaining. The for example of nitrogen oxides, and to then subside the main property of porous glass is that when it is pore particles of porous glass containing the reformed cations, it contains a large internal surface area couio-active, to melt together the glass particles, covered with hydroxyl groups bound to silicon. It is preferred to use thus capturing radioactive solids and / or ca- a porous glass formed by phase separation and leaching deposited on the interior and exterior surfaces of the par- because it can be prepared with a large surface area ■ ticles and then to collapse the glass container and seal it per unit volume and has small pore sizes for around all of its contents to encapsulate the entire mass providing a high concentration of super hydroxyl groups in a substantially full resistant structure to leaching 45 silicon-bound ficals, and because leaching to form suitable for long-term storage. pores leaves residues of hydrolyzed silica groups in the

Selon un autre mode de mise en œuvre encore de l'inven- pores, augmentant ainsi le nombre de groupes hydroxyle su-tion, le récipient en verre lui-même peut être formé de verre perficiels liés au silicium présents. Le verre de borosilicate po-poreux et le fluide radio-actif est introduit à l'intérieur du ré- reux quand il est utilisé comme garnissage peut être sous la cipient et on le fait passer à travers les pores du verre depuis 50 forme de poudre comme pour utilisation dans des colonnes les parois intérieures jusqu'aux parois extérieures du récipient chromatographiques ou dans une forme prédéterminée telle en verre. Les matières solides radio-actives insolubles initiale- que des plaques, des sphères ou des cylindres. According to yet another embodiment of the inventor, thus increasing the number of hydroxyl groups su-tion, the glass container itself can be formed of glassware linked to the silicon present. The porous borosilicate glass and the radioactive fluid is introduced inside the reagent when used as a filling can be under the container and it is passed through the pores of the glass from 50 powder form as for use in columns the interior walls to the exterior walls of the chromatographic container or in a predetermined shape such as glass. Radioactive insoluble solids initially - only plates, spheres or cylinders.

ment dispersées dans le fluide sont déposées sur la paroi inté- Il est préférable d'utiliser une composition de verre dans le rieure du récipient et les matières solides radio-actives dissou- récipient qui produira un revêtement ou une enveloppe d'une tes sont distribuées dans les pores du récipient en verre où elles 55 basse teneur en constituants enlevables par lessivage, tels que peuvent être déposées par diverses techniques, comme celles des métaux alcalins ou du bore. Dans le cas où cela n'est pas enseignées dans le brevet E.U.A. n° 4 110 096. On peut chauf- possible ou pratique, il est préféré alors d'introduire le réci-fer ensuite le récipient pour chasser les matières volatiles pient en verre avant ou après affaissement dans un deuxième comme décrit ci-dessus, pour affaisser les pores du récipient récipient en verre qui a une composition ne contenant pas ou en verre et finalement pour affaisser le récipient en verre et le 60 ne contenant que de petites quantités de métaux alcalins ou de sceller, de manière à encapsuler les matières solides radio-acti- bore ou d'autres constituants enlevables par lessivage. Il est ves dans la structure en verre. Avant le chauffage, on peut la- particulièrement préféré d'utiliser des verres d'une très haute ver les surfaces des parois extérieures du récipient pour enle- teneur en silice tant dans le récipient en verre que dans le gar-ver les matières solides radio-actives déposées de la couche su- nissage de verre. dispersed in the fluid are deposited on the inner wall. It is preferable to use a glass composition in the bottom of the container and the radioactive solids dissolved in the container which will produce a coating or an envelope of a test are distributed. in the pores of the glass container where they 55 have a low content of constituents which can be removed by leaching, such as can be deposited by various techniques, such as those of alkali metals or boron. In the event that this is not taught in the E.U.A. n ° 4 110 096. It is possible or practical, it is preferable then to introduce the reci-fer then the container to drive out the volatile matter pient in glass before or after collapse in a second as described above, to collapse the pores of the glass container container which has a composition not containing or glass and finally to collapse the glass container and the 60 containing only small amounts of alkali metals or seal, so as to encapsulate radio solids -acti- boron or other constituents removable by leaching. It is seen in the glass structure. Before heating, it is particularly preferred to use glasses with a very high worm on the surfaces of the outer walls of the container for removing silica content both in the glass container and in the storage of radio solid materials. -active agents deposited from the glass coating layer.

perficielle extérieure du récipient en verre de manière que fina-65 Quand on désire éviter une rupture du récipient en verre lement un revêtement non-radio-actif soit formé après le dans le cas où un garnissage de verre, comme des particules, outer surface of the glass container so that fina-65 When it is desired to avoid a rupture of the glass container also a non-radioactive coating is formed after the in the event that a glass lining, such as particles,

chauffage pour affaisser les pores et le récipient. des sphères ou un cylindre de verre, est disposé à l'intérieur du heating to collapse the pores and the container. spheres or a glass cylinder, is arranged inside the

Les compositions de verre non-poreux quand on les utilise récipient en verre, on préfère utiliser, comme verre pour le ré- Non-porous glass compositions when they are used as a glass container, it is preferred to use, as glass for the

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cipient, un verre qui, après l'étape de dépôt, a une tempéra- Le récipient en verre est creux et comporte au moins une ture de transition vitreuse supérieure de jusqu'à 100 °C à la ouverture. Le récipient particulièrement préféré pour le traite- container, a glass which, after the deposition step, has a temperature. The glass container is hollow and has at least one glass transition ture up to 100 ° C at the opening. The particularly preferred container for processing

température de transition vitreuse du verre formé à partir du ment de liquides est un récipient ayant une forme de tube à es-garnissage de verre et des matières solides déposées dans et sur sai. Quand le récipient comporte plus d'une ouverture, glass transition temperature of the glass formed from the liquid ment is a container in the form of a tube filled with glass and solids deposited in and on air. When the container has more than one opening,

le garnissage de verre. Il est préféré aussi à cet effet d'utiliser 5 comme dans le cas d'un cylindre de verre creux (ou d'un comme récipient en verre un verre qui, après l'étape de dépôt, tube), une ou plusieurs des ouvertures peuvent être bouchées a un coefficient de dilatation thermiqie inférieur de jusqu'à avec un bouchon en verre pour empêcher le fluide de s'échap- the glass lining. It is also preferred for this purpose to use 5 as in the case of a hollow glass cylinder (or of a glass container as a glass which, after the deposition step, tube), one or more of the openings can be capped at a coefficient of thermal expansion of up to up with a glass stopper to prevent fluid from escaping

environ 2xl0_6°Cau coefficient de dilatation thermique du per durant le remplissage dans une opération discontinue, about 2xl0_6 ° Cau coefficient of thermal expansion of the per during filling in a discontinuous operation,

verre résultant du frittage du garnissage de verre et des matiè- Pour une opération continue, on préfère un tube en verre res solides déposées dans ou sur le garnissage de verre. Dans i0 comportant une ouverture à chaque extrémité. Dans ce der- glass resulting from the sintering of the glass lining and of the materials. For a continuous operation, a tube of solid res glass deposited in or on the glass lining is preferred. In i0 with an opening at each end. In this last-

la détermination des température de transition vitreuse et des nier cas, les deux ouvertures peuvent être bouchées avec un coefficients de dilatation thermique, la quantité et le type des bouchon en verre poreux. Plus le volume de fluide à traiter est matières solides déposées dans les pores du récipient en verre, grand, plus l'opération continue devient préférable. Des quand on utilise un récipient en verre poreux, et des matières exemples d'autres configurations du récipient en verre qui solides déposées dans les pores et sur les surfaces extérieures 15 sont utilisables pour les buts de la présente invention sont des du garnissage de verre poreux, quand on l'utilise, et des matiè- récipients en forme de U, en forme de bêcher, en forme de res solides déposées sur les surfaces extérieures du garnissage boîte, etc. determining the glass transition temperature and denying cases, the two openings can be plugged with a coefficient of thermal expansion, the quantity and type of porous glass plugs. The larger the volume of fluid to be treated, the solids deposited in the pores of the glass container, the more preferable the continuous operation becomes. When using a porous glass container, and exemplary materials of other configurations of the glass container which solids deposited in the pores and on the exterior surfaces are useful for the purposes of the present invention are those of the porous glass lining , when used, and U-shaped, beaker-shaped, solid res-shaped containers deposited on the outer surfaces of the can lining, etc.

de verre non-poreux, quand on l'utilise, peuvent avoir un effet Le mode de mise en œuvre le plus simple de la présente inconsidérable sur les températures de transition vitreuse et les vention comporte seulement le dépôt des matières radio-acti-coefïicients de dilatation thermique et on doit en tenir 20 ves dans un récipient en verre non-poreux suivi de l'affaisse-compte. Il est préféré aussi de régler le refroidissement du pro- ment des parois du récipient et de l'enfouissement de l'article duit composite constitué par le récipient en verre et son con- en verre résultant sous terre ou en mer. Par exemple, le réci-tenu, résultant des dépôts et de l'étape de frittage, de manière pient en verre peut être en forme de tube à essai et formé d'un que la vitesse de refroidissement soit aussi uniforme que pos- verre non-poreux tel qu'un verre Vycor (marque de fabrique sible dans tout l'ensemble composite du récipient en verre et 25 pour un verre résistant à la chaleur et aux produits chimiques, de son contenu. Bien qu'une rupture ait été observée dans cer- d'un coefficient de dilatation thermique peu élevé, de Corning tains cas, elle n'a pas empêché d'atteindre les buts de la pré- Glass Works). Selon un autre mode de mise en œuvre de la sente invention, c'est-à-dire l'immobilisation et l'isolement présente invention, la matière radio-active est déposée dans par rapport à l'environnement des matières solides radio-acti- un récipient en verre poreux. Selon un autre mode de mise en ves provenant de déchets radio-actifs contenent de telles ma- 30 œuvre encore, la matière radio-active peut être déposée dans tières solides à l'état dissous et non-dissous. un récipient en verre non-poreux ayant un deuxième verre, Non-porous glass, when used, can have an effect The simplest embodiment of this inconsiderable present on glass transition temperatures and conditions only involves the deposition of radioactive materials thermal expansion and must be kept 20 ves in a non-porous glass container followed by the slit. It is also preferred to regulate the cooling of the source of the container walls and of the burial of the composite article made up of the glass container and its resulting glass container underground or at sea. reci-content, resulting from the deposits and the sintering step, so glass pient can be in the form of test tube and formed so that the cooling rate is as uniform as pos- non-porous glass as 'a Vycor glass (trademark susceptible in the whole composite of the glass container and for a glass resistant to heat and chemicals, of its contents. Although a rupture has been observed in some a low coefficient of thermal expansion, Corning in some cases, it did not prevent reaching the goals of pre-Glass Works). According to another mode of implementation of the invention, that is to say the immobilization and the isolation present invention, the radioactive material is deposited in relation to the environment of radioactive solid materials. - a porous glass container. According to another mode of implementation coming from radioactive waste containing such maneuver still, the radioactive material can be deposited in solid bodies in the dissolved and undissolved state. a non-porous glass container having a second glass,

Dans un procédé selon la présente invention, une matière par exemple un garnissage de verre, disposé à l'intérieur du ré- In a method according to the present invention, a material, for example a glass lining, arranged inside the container.

radio-active est déposée à l'état solide dans un récipient en cipient. Selon un autre mode encore de mise en œuvre de la verre creux comportant au moins une ouverture. La matière présente invention, la matière radio-active est déposé dans un radio-active est déposée à partir d'un fluide qui passe de ma- 35 récipient en verre poreux ayant un deuxième verre ou un gar-nière continue à travers le récipient en verre ou qui est placé de nissage de verre disposé à l'intérieur de lui. Dans les deux der- radioactive is deposited in the solid state in a container in a container. According to yet another embodiment of the hollow glass comprising at least one opening. The present invention, the radioactive material is deposited in a radioactive material is deposited from a fluid which passes from my porous glass container having a second glass or a continuous stopper through the container. glass or which is placed of glass weaving arranged inside of it. In the last two

manière discontinue dans le récipient. Le fluide peut contenir niers modes de mise en œuvre mentionnés, le deuxième verre des matières radio-actives dissoutes, des matières radio-acti- peut être un verre non-poreux ou un verre poreux. Le deux- • discontinuously in the container. The fluid may contain nier modes of implementation mentioned, the second glass of dissolved radioactive materials, radioactive materials may be a non-porous glass or a porous glass. The two- •

ves en particules ou les deux types de matières radio-actives. ième verre, qu'il soit poreux ou non, peut être une préforme particles or both types of radioactive material. th glass, whether porous or not, can be a preform

Le fluide peut être un gaz ou un liquide ou les deux. Les ma- 40 de verre d'une forme appropriée quelconque (par exemple en tières radio-actives, qu'elles soient en particules ou dissoutes forme de cylindre, de forme rectangulaire, en particules, en dans le fluide à traiter, peuvent être déposées sur un verre sphéroïdes, etc.) pour se loger dans le récipient en verre et le non-poreux ou sur un verre poreux ayant une structure po- remplir au moins partiellement. Le deuxième verre, toutefois, The fluid can be a gas or a liquid or both. The glass materials of any suitable shape (for example in radioactive forms, whether in particles or dissolved in the form of a cylinder, of rectangular shape, in particles, in in the fluid to be treated, can be deposited on a spheroid glass, etc.) to be housed in the glass container and the non-porous or on a porous glass having a structure to fill at least partially. The second glass, however,

reuse à pores en communication mutuelle. Quand on utilise est de préférence sous la forme de particules telles que des un verre poreux, les pores sont habituellement plus petits que 45 sphères. Un mode de mise en œuvre préféré de la présente in- pore reuse in mutual communication. When used is preferably in the form of particles such as porous glass, the pores are usually smaller than 45 spheres. A preferred mode of implementation of the present in-

les matières radio-actives en particules dans le fluide, de ma- vention utilise un tube de verre non-poreux contenant des nière à empêcher le passage des particules dans les pores reliés particules de verre poreux. the radioactive materials in particles in the fluid, of use uses a tube of non-porous glass containing nières to prevent the passage of the particles in the pores connected particles of porous glass.

entre eux. Dans ce cas, les matières en particules sont déposées sur les surfaces de la paroi intérieure du récipient en verre Déchets nucléaires dans un tube non-poreux poreux. Les matières radio-actives qui sont dissoutes dans le 50 Un récipient creux en verre non-poreux formé de verre fluide ou qui sont des matières radio-actives gazeuses passent Vycor ou de verre de silicate est au moins partiellement rempli dans les pores du verre et sont emprisonnées dans la structure d'un fluide contenant des matières radio-actives. Le récipient poreuse soit par réaction avec le verre, subissant une réaction comporte de préférence une overture qui est bouchée par un d'échange de cations avec le verre, soit par précipitation dans bouchon en verre poreux. Dans le cas où le fluide est un li-les pores du verre. Que l'on utilise un verre poreux ou un verre 55 quide, par exemple de l'eau, on chauffe ensuite le récipient en non-poreux, après que la matière radio-active a été déposée verre pour évaporer le fluide à siccité de manière à précipiter dans le récipient creux en verre, les matières radio-actives dé- les matières radio-actives sur les parois intérieures du réci-posées sont enfermées dans la matrice de verre par affaisse- pient en verre. On peut utiliser des températures légèrement ment des parois du récipient. L'affaissement des parois du ré- au-dessus du point d'ébullition du fluide et allant jusqu'à en-cipient est effectué en chauffant le récipient tandis que: a) on 60 viron 50 °C au-dessus de ce point d'ébullition. On peut utiliser applique une dépression à l'intérieur du récipient, b) on appli- des températures plus basses pour évaporer le liquide quand que une pression externe au récipient, par exemple en plaçant on applique une dépression à l'intérieur du récipient en verre, un poids sur le récipient ou en augmentant la pression de gaz On chauffe ensuite davantage le récipient en verre et à environ à l'extérieur du récipient ou c) ou utilise des combinaisons des 400 °C les sels radio-actifs initialement présents dans les déméthodes a) et b). Quand de la matière radio-active est dépo- 65 chets nucléaires, par exemple les nitrates de métaux radio-ac-sée dans les pores d'un verre poreux, on chauffe le récipient tifs, se décomposent ou sont calcinés pour former les oxydes pour affaisser les pores avant d'affaisser les parois du ré- correspondants, par exemple les oxydes de métaux radio-ac-cipient. tifs. Les produits de décomposition gazeux non-radio-actifs, between them. In this case, the particulate matter is deposited on the surfaces of the inner wall of the Nuclear Waste glass container in a porous non-porous tube. The radioactive materials which are dissolved in the 50 A hollow non-porous glass container formed of fluid glass or which are gaseous radioactive materials pass Vycor or silicate glass is at least partially filled in the pores of the glass and are trapped in the structure of a fluid containing radioactive materials. The porous container is either by reaction with the glass, undergoing a reaction preferably comprises an opening which is blocked by a cation exchange with the glass, or by precipitation in a porous glass stopper. In the case where the fluid is a li-the pores of the glass. Whether a porous glass or a glass 55 is used, for example water, the container is then heated to non-porous, after the radioactive material has been deposited glass to evaporate the fluid to dryness so to be precipitated in the hollow glass container, the radioactive materials of the radioactive materials on the interior walls of the container are enclosed in the glass matrix by a glass collapsible. Temperatures can be used slightly from the container walls. The collapse of the walls of the re-above the boiling point of the fluid and going up to the container is carried out by heating the container while: a) about 60 ° C. above this point d 'boiling. A vacuum can be used inside the container, b) lower temperatures are applied to evaporate the liquid when a pressure external to the container, for example by placing a vacuum is applied inside the glass container , a weight on the container or by increasing the gas pressure The glass container is then heated further and to approximately outside the container or c) or combinations of 400 ° C are used the radioactive salts initially present in the methods a) and b). When radioactive material is deposited 65 nuclear waste, for example the nitrates of radioactive metals in the pores of a porous glass, the containers are heated, decompose or are calcined to form the oxides for collapse the pores before collapsing the walls of the corresponding, for example radio-ac-cipient metal oxides. tifs. Non-radioactive gaseous decomposition products,

7 651 956 7,651,956

par exemple les oxydes d'azote, sont chassés par le chauffage dans le brevet E.U.A. n° 4 110 096. Ainsi, la précipitation et le bouchon poreux joue le rôle de barrière pour empêcher peut être causée par refroidissement du récipient en verre (prèles déchets nucléiaires de quitter le récipient en verre. On cipitation thermique), par précipitation chimique et par des chauffe encore le récipient en verre jusqu'à ce qu'il s'affaisse combinaisons de ce procédés. La précipitation chimique com-pour emprisonner les déchets nucléaires cristallins précipités 5 prend la précipitation par l'effet d'ions communs pour rédans le récipient scellé. Avant l'introduction du fluide dans le duire les solubilités et causer la précipitation des matières ra-récipient en verre, on peut ajouter de la silice et de l'alumine dio-actives dissoutes. Elle comprend aussi la technique au fluide de manière à créer une matière callcinée lors du d'échange de solvants pour réduire les solubilités de manière à chauffage. La calcination de déchets nucléaires dans des réci- causer la précipitation. Dans ce procédé, le tube à essai en pients métalliques est bien connue. Les modes opératoires et 10 verre poreux peut être plongé dans un solvant dans lequel la les conditions opératoires qu'on utilise dans la calcination matière radio-active soluble présente dans les pores est moins dans un récipient métallique sont utilisable aussi quand on ef- soluble. L'addition d'un précipitant approprié qui réagit avec fectue la calcination dans les récipients en verre selon la pré- le dopant, ou les matières radio-actives dissoutes, dans les po-sente invention et ces enseignements sont incorporés ici par res ou cause une modification appropriée du pH est aussi un référence. Le tube en verre s'affaisse typiquement à 1300 °C 15 moyen de précipitation chimique. La précipitation peut aussi environ. D'autres détails concernant le séchage, l'emprison- être causée par évaporation du fluide des pores, de préférence nement de produits de décomposition radio-actifs et l'affais- sous vide et à des températures voisines de la température am-sement du récipient en verre sont présentés ci-après. biante ou au-dessous. Des techniques de précipitation autres que celles comportant l'évaporation du solvant comme seul for example nitrogen oxides, are removed by heating in the E.U.A. n ° 4 110 096. Thus, the precipitation and the porous plug plays the role of barrier to prevent can be caused by cooling of the glass container (prone nuclear waste to leave the glass container. Thermal cipitation), by chemical precipitation and by further heating the glass container until it collapses combinations of this process. The chemical precipitation com-to trap the precipitated crystalline nuclear waste 5 takes precipitation by the effect of common ions to reduce the sealed container. Before the introduction of the fluid into the solution the solubilities and cause the precipitation of the ra-glass container materials, dissolved silica and dioactive alumina can be added. It also includes the fluid technique so as to create a callused material during the exchange of solvents to reduce the solubilities so as to heat. The calcination of nuclear waste in reciprocating precipitation. In this method, the metal test tube is well known. The procedures and porous glass can be immersed in a solvent in which the operating conditions which are used in the calcination of soluble radioactive material present in the pores is less in a metal container are also usable when one is soluble. The addition of a suitable precipitant which reacts with calcination in the glass containers according to the pre-dopant, or the dissolved radioactive materials, in the present invention and these teachings are incorporated here by res or cause an appropriate change in pH is also a benchmark. The glass tube typically collapses at 1300 ° C by chemical precipitation. The precipitation can also approx. Other details concerning the drying, the imprisonment- being caused by evaporation of the fluid from the pores, preferably from radioactive decomposition products and the collapse- under vacuum and at temperatures close to the amassing temperature of the glass container are shown below. biante or below. Precipitation techniques other than those involving evaporation of the solvent as the sole

Déchet nucléaires dans un récipient en verre poreux 20 moyen de précipitation sont utilisées quand on désire obtenir Nuclear waste in a porous glass container 20 means of precipitation are used when it is desired to obtain

La fabrication du récipient en verre poreux utilisé dans le de manière uniforme des verres d'une plus haute résistance procédé selon la présente invention peut être effectuée confor- mécanique. The manufacture of the porous glass container used uniformly in higher strength glasses process according to the present invention can be carried out in a mechanical manner.

mément à l'un quelconque des procédés disponibles utilisés On peut utiliser des combinaisons de techniques de préci- any of the available methods used Combinations of precision techniques may be used

par l'homme de l'art pour former un récipient en verre poreux pitation. Une combinaison préférée de techniques de précipi- by those skilled in the art to form a pitation porous glass container. A preferred combination of precipitation techniques

d'une forme désirée quelconque, telle que cylindrique ou rect- 25 tation est la combinaison de précipitation thermique et de angulaire. Le verre a de préférence une composition conte- précipitation par échange d'ions. of any desired shape, such as cylindrical or rectification is the combination of thermal precipitation and angular. The glass preferably has a precipitation composition by ion exchange.

nant plus de 75 % de silice. On préfère former le verre poreux Le dépôt des matières radio-actives dissoutes dans les po- more than 75% silica. We prefer to form porous glass. The deposit of radioactive materials dissolved in the

selon les procédés décrits dans le brevet E.U.A. n° 4 110 096. res peut aussi être effectué par une réaction d'échange de ca- according to the methods described in the E.U.A. n ° 4 110 096. res can also be carried out by a reaction of exchange of

Par exemple, une composition de verre contenant de la silice, tions dans le verre. La fabrication de verre appropriés pour la du trioxyde de bore et deux oxydes de métaux alcalins 30 réaction d'échange de cations ainsi qu'une description détail- For example, a glass composition containing silica, tions in the glass. The manufacture of glass suitable for boron trioxide and two alkali metal oxides 30 cation exchange reaction as well as a detailed description

(comme Na20 et K20) est fondue et tirée en longues tiges ou lée du procédé d'échange de cations sont présentées dans la longs tubes. Par traitement thermique approprié, on sépare demande de brevet déposée le même jour que la présente de- (like Na20 and K20) is melted and pulled into long rods or lée from the cation exchange process are presented in the long tubes. By appropriate heat treatment, separate patent application filed on the same day as this de-

ces tiges ou ces tubes en deux phases: une phase riche en silice mande, aux noms des Demandeurs et intitulée «Fixation par contenant aussi de petites quantités de B203 et d'oxyde de mé- échange d'ions de matières toxiques dans une matrice de tal alcalin et une phase pauvre en silice qui contient de plus 35 verre», incorporée ici par référence. Un récipient en verre po- these rods or tubes in two phases: a phase rich in silica mande, in the names of the Applicants and entitled “Fixing by also containing small amounts of B203 and of oxide of ion exchange of toxic materials in a matrix of tal alkaline and a low silica phase which additionally contains 35 glass, incorporated herein by reference. A glass container for

grandes quantités de B203 et d'oxyde de métal alcalin. Les ti- reux ayant des capacités d'échange d'ions convient particuliè- large amounts of B203 and alkali metal oxide. Tires with ion exchange capabilities are particularly suitable for

ges ou tubes traités thermiquement sont ensuite plongés dans rement bien pour un procédé continu. On fait passer la solu-une solution de lessivage appropriée de manière à dissoudre et tion à l'intérieur du récipient, à travers les parois poreuses, Heat treated tubes or tubes are then immersed well for a continuous process. The solu-a suitable leaching solution is passed so as to dissolve and tion inside the container, through the porous walls,

à enlever la phase ayant la plus faible teneur en silice. L'élimi- pour l'échange de cations et l'emprisonnement de la matière nation de cette phase et un lavage ultérieur donnent un verre 40 radio-active dissoute, et ensuite le reste de la solution, c'est-à- removing the phase having the lowest silica content. The elimination for the exchange of cations and the imprisonment of the nation material of this phase and a subsequent washing give a 40 radioactive glass dissolved, and then the rest of the solution, that is to say

poreux caractérisé par une teneur en Si02 supérieure à 90 mo- dire le solvant tel que l'eau, sort en passant à travers la paroi les pour cent qui est prêt pour utilisation comme récipient en extérieure du récipient. porous, characterized by an SiO2 content greater than 90%, ie the solvent such as water, comes out passing through the wall the percent which is ready for use as a container outside the container.

verre pour l'encapsulation de la matière radio-active dissoute Après l'étape de dépôt, la paroi extérieure du tube de verre ou gazeuse selon la présente invention. poreux peut être lavée de manière que la matière radio-active glass for the encapsulation of the dissolved radioactive material After the deposition step, the outer wall of the glass or gas tube according to the present invention. porous can be washed so that the radioactive material

L'invention est décrite encore avec référence à un récipient 45 précipitée disposée dans les pores des couches superficielles creux en verre poreux qui est en forme de tube à essai. Une so- extérieures du tube poreux soit enlevée. L'étape de lavage est lution contenant des matières radio-actives dissoutes et des préférée quand on désire produire un article radio-actif matières radio-actives en particules telles que des précipités exempt de matière radio-active, ou n'en ayant qu'une petite métalliques de la famille des métaux du groupe du platine qui quantité, dans ses couches superficielles extérieures, et elle sont typiquement présents dans les solutions de déchets nu- so n'est pas essentielle dans le sens large de la présente invention, cléaires provenant des stations de retraitement de combustible Le solvant de la solution est ensuite éliminé de préférence sans nucléiaire usé est versée dans un tube à essai en verre poreux. migration de la matière radio-active présente dans les pores. The invention is further described with reference to a precipitated container 45 disposed in the pores of the hollow surface layers of porous glass which is in the form of a test tube. One exterior of the porous tube is removed. The washing step is lution containing dissolved radioactive materials and preferred when it is desired to produce a radioactive article in radioactive materials in particles such as precipitates free of radioactive material, or having only a small metallic from the family of platinum group metals which quantity, in its outer surface layers, and are typically present in nuclear waste solutions is not essential in the broad sense of the present invention, key from fuel reprocessing stations The solvent from the solution is then removed, preferably without spent nuclear, is poured into a porous glass test tube. migration of radioactive material present in the pores.

La solution imprègne les parois du tube et de cette manière Cela peut s'effectuer par la technique de séchage décrite dans dispose de la matière radio-active dissoute sous la forme de le brevet E.U.A. n° 4 110 096. Typiquement, le récipient en dopant dans les parois du tube à essai en verre poreux. Par ail- 55 verre poreux est placé dans une étuve et chauffé à une tempé- The solution permeates the walls of the tube and in this way This can be done by the drying technique described in has the radioactive material dissolved in the form of the patent E.U.A. No. 4 110 096. Typically, the container doped in the walls of the porous glass test tube. In addition, 55 porous glass is placed in an oven and heated to a temperature

leurs, les matières radio-actives en particules, en raison de leur rature supérieure de chauffage sous vide à une vitesse infé- their, the radioactive materials in particles, due to their higher rature of heating under vacuum at a lower speed.

grosseur de particules, ne pénètrent pas dans les parois du ré- rieure à 100 °C/h. Toutefois, dans certaines circonstances, il cipient en verre, mais sont déposées plutôt sur la paroi inté- est avantageux d'utiliser une plus grande vitesse de chauffage rieure du tube par sédimentation, ou filtration. Le dépôt sur pour augmenter la cadence de passage des articles à travers le les parois intérieures du tube se produit par filtration et par 60 système de traitement. particle size, do not penetrate the walls of the interior at 100 ° C / h. However, in certain circumstances, it is a glass container, but rather is deposited on the inner wall. It is advantageous to use a higher rate of heating of the tube by sedimentation or filtration. Deposition on to increase the rate of passage of articles through the inner walls of the tube occurs by filtration and by a treatment system.

évaporation ultérieure du fluide. Une fois le tube séché, on obtient deux formes de matières subsequent evaporation of the fluid. Once the tube is dried, two forms of material are obtained

La matière radio-active qui était initialement en solution, radio-actives déposées: 1) les matières en particules initiale- Radioactive material that was initially in solution, radioactive deposited: 1) initial particulate matter-

d'autre part, est distribuée dans les pores du tube en verre en ment non-dissoutes qui sont disposées dans l'espace intérieur solution, sous la forme d'un nitrate par exemple. L'ouverture défini par les parois intérieures du tube de verre et 2) les ma- on the other hand, is distributed in the pores of the undissolved glass tube which are arranged in the interior solution space, in the form of a nitrate for example. The opening defined by the inner walls of the glass tube and 2) the ma-

dans le tube peut être alors de préférence bouchée avec un 6s tières initialement dissoutes qui sont disposées dans les pores bouchon de verre poreux ou non. Ensuite, la matière radio- des parois du tube de verre. in the tube can then preferably be capped with a 6s initially dissolved which are arranged in the pores, glass stopper porous or not. Next, the radio material from the walls of the glass tube.

active dissoute est déposée dans les pores par précipitation à Après l'étape de séchage, une continuation du chauffage partir de la solution par des procédés tels que ceux décrits du récipient en verre cause la décomposition des matières ra- Active ingredient is deposited in the pores by precipitation. After the drying step, continued heating from the solution by methods such as those described in the glass container causes the decomposition of the ra-

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dio-actives déposées tant dans les pores qu'à l'extérieur des pores. Par exemple, la matière radio-active passe de sa forme nitrate (ou de sa forme initiale quelconque) à sa forme oxyde ou phosphate ou silicate, les produits de décomposition oxydes d'azote étant chassés. Si on désire encapsuler des gaz ra-dio-actifs, par exemple du krypton ou de l'iode, ou peut les introduire dans les pores du verre poreux à une température, par exemple de 50 à 150 °C, au-dessous de la température de transition vitreuse, Tg, du tube de verre contenant les matières déposées. dio-active agents deposited both in the pores and outside the pores. For example, the radioactive material changes from its nitrate form (or from any initial form) to its oxide or phosphate or silicate form, the nitrogen oxide decomposition products being removed. If it is desired to encapsulate radioactive gases, for example krypton or iodine, or can introduce them into the pores of the porous glass at a temperature, for example from 50 to 150 ° C., below the glass transition temperature, Tg, of the glass tube containing the deposited materials.

On continue le chauffage jusqu'à affaissement des pores du verre poreux. Lors de l'affaissement des pores, la matière radio-active qui a été déposée à partir de la solution, y compris les gaz radio-actifs, est totalement emprisonnée dans la matrice du verre. Elle est chimiquement liée au verre et physiquement enfermée à l'intérieur du verre. On peut continuer le chauffage sans grand risque de perdre par vaporisation la matière radio-active se trouvant dans le verre, parce qu'elle est maintenant enfouie dans le verre lui-même. Toute en continuant à chauffer le tube, on peut utiliser une petite différence de pression appliquée entre l'intérieur du tube et l'extérieur du tube pour affaisser le tube. La pression à l'intérieur du tube est rendue un peu inférieure à la pression à l'extérieur du tube (au moyen d'un vide) pour affaisser progressivement le tube en un cylindre plein. Une pression extérieure produite par un poids placé sur le tube, par exemple, peut aussi être utilisée pour affaisser les parois du récipient. Après affaissement du tube (ou de l'autre récipient en verre), la matière radio-active qui était initialement sous la forme de particules est emprisonnée à l'intérieur du récipient en verre scellé résultant. La matière radio-active en particules initialement non-dissoute qui est alors emprisonnée dans le récipient en verre peut être dans la forme élémentaire d'un métal, un sel de métal, un oxyde de métal ou d'autres formes métalliques. La matière radio-active en particules qui se décompose comme décrit ci-après sera dans la forme oxyde, phosphate ou silicate. Le tube affaissé est en forme de cylindre plein où deux types de matières radioactives sont emprisonnés: 1) une matière radio-active qui était initialement soluble dans la solution et qui a été finalement liée chimiquement au verre ou emprisonnée dans le verre et 2) une matière radio-active solide insoluble qui a été finalement encapsulée par le verre. Ainsi, après affaissement de l'article en verre creux, on obtient un article en verre qui comprend les matières radio-actives solides initialement non-dissoutes emprisonnées dans sa portion centrale. Les matières radio-actives initialement dissoutes sont emprisonnées et immobilisées dans la matrice de verre entourant la portion centrale. Heating is continued until the pores of the porous glass collapse. When the pores collapse, the radioactive material that has been deposited from the solution, including the radioactive gases, is completely trapped in the glass matrix. It is chemically linked to the glass and physically enclosed inside the glass. Heating can be continued without much risk of vaporizing the radioactive material in the glass, because it is now buried in the glass itself. While continuing to heat the tube, a small difference in pressure applied between the inside of the tube and the outside of the tube can be used to collapse the tube. The pressure inside the tube is made a little lower than the pressure outside the tube (by means of a vacuum) to gradually collapse the tube into a full cylinder. An external pressure produced by a weight placed on the tube, for example, can also be used to collapse the walls of the container. After the tube (or other glass container) has collapsed, the radioactive material that was initially in the form of particles is trapped inside the resulting sealed glass container. The initially undissolved particulate radioactive material which is then trapped in the glass container may be in the elemental form of a metal, a metal salt, a metal oxide or other metallic forms. The radioactive material in particles which decomposes as described below will be in the oxide, phosphate or silicate form. The collapsed tube is in the shape of a full cylinder where two types of radioactive material are trapped: 1) a radioactive material which was initially soluble in the solution and which was eventually chemically bound to the glass or trapped in the glass and 2) a insoluble solid radioactive material which was finally encapsulated by the glass. Thus, after the hollow glass article has collapsed, a glass article is obtained which comprises the initially undissolved solid radioactive materials trapped in its central portion. The initially dissolved radioactive materials are trapped and immobilized in the glass matrix surrounding the central portion.

L'utilisation d'un récipient creux en verre poreux, en particulier d'un récipient en forme de tube, permet d'obtenir plusieurs avantages par rapport à l'utilisation d'un cylindre de verre poreux. Par exemple, un avantage d'un récipient en verre poreux en forme de tube à essai est que l'on utilise deux surfaces (une surface de paroi intérieure et une de paroi extérieure). La solution qui contient les déchets nucléaires est placée à l'intérieur du tube pour emprisonner les matières radioactives en particules et pour passage à travers les pores de la solution contenant des matières radio-actives dissoutes. Une solution qui causera la précipitation dans les pores de la matière radio-active dissoute peut être introduite à travers la surface extérieure du tube poreux. Par exemple, le silicate de potassium réagit avec beaucoup des déchets nucléaires (par exemple le fer). Le pH élevé causé par le silicate de potassium cause une précipitation (par exemple d'oxyde de fer) dans les pores. Dans le cas de ruthénium, du silicate de ruthénium précipite, et ainsi de suite. En introduisant la matière à travers la surface extérieure du tube poreux, l'action que l'on peut avoir sur la précipitation des déchets nucléaires à l'intérieur des pores du verre poreux est améliorée. The use of a hollow porous glass container, in particular a tube-shaped container, provides several advantages over the use of a porous glass cylinder. For example, an advantage of a porous glass container in the form of a test tube is that two surfaces are used (an inner wall surface and an outer wall surface). The solution containing the nuclear waste is placed inside the tube to trap the radioactive materials in particles and for passage through the pores of the solution containing dissolved radioactive materials. A solution which will cause precipitation in the pores of the dissolved radioactive material can be introduced through the outer surface of the porous tube. For example, potassium silicate reacts with a lot of nuclear waste (for example iron). The high pH caused by potassium silicate causes precipitation (eg iron oxide) in the pores. In the case of ruthenium, ruthenium silicate precipitates, and so on. By introducing the material through the external surface of the porous tube, the action which one can have on the precipitation of nuclear waste inside the pores of the porous glass is improved.

Un autre avantage de la configuration en tube est que les matières radio-actives dissoutes qui ne précipitent pas durant l'étape de précipitation peuvent être aspirées dans la paroi intérieure du tube. Ainsi, le tube est complètement rempli par le fluide contenant la matière radio-active. On le place alors dans de l'eau propre ou dans un deuxième solution et on applique une dépression à l'intérieur du tube. En opérant ainsi, un peu de matière radio-active dissoute peut ne pas être précipité avec un abaissement de température, par insolubilité dans le deuxième solvant ou par activité chimique avec le deuxième solvant. La matière radio-active dissoute qui ne précipite pour aucune de ces raisons est aspirée vers la paroi intérieure du tube, la paroi extérieure restant propre. Ce courant vers la paroi intérieure cause une distribution du dopant, c'est-à-dire de la matière radio-active initialement dissoute, qui est plus forte sur la surface intérieure du tube. Quand le tube est finalement affaissé en un cylindre, cette région de forte concentration de matières radio-actives est emprisonnée dans le système de verre total. On peut ainsi éviter une forte concentration de déchets nucléaires sur l'extérieur de l'article en verre. Another advantage of the tube configuration is that dissolved radioactive materials which do not precipitate during the precipitation step can be drawn into the inner wall of the tube. Thus, the tube is completely filled with the fluid containing the radioactive material. It is then placed in clean water or in a second solution and a vacuum is applied inside the tube. By doing so, some dissolved radioactive material may not be precipitated with a drop in temperature, by insolubility in the second solvent or by chemical activity with the second solvent. Dissolved radioactive material which does not precipitate for any of these reasons is sucked into the inner wall of the tube, the outer wall remaining clean. This current towards the interior wall causes a distribution of the dopant, that is to say of the radioactive material initially dissolved, which is stronger on the interior surface of the tube. When the tube is finally collapsed into a cylinder, this region of high concentration of radioactive materials is trapped in the total glass system. It is thus possible to avoid a high concentration of nuclear waste on the outside of the glass article.

Un autre avantage de la configuration en tube est l'emprisonnement de tous gaz radio-actifs produits par décomposition des matières radio-actives durant l'étape de séchage. Par exemple, si du tétra-oxyde de ruthénium est produit à partir des matières radio-actives à l'intérieur des pores, il peut être aspiré par le centre du tube hors du four de séchage/affaissement et dans un autre tube de verre qui se trouve à une température plus basse. Les gaz radio-actifs sont filtrés par le deuxième tube de verre poreux. Les fumées réagissent avec le silicate du verre et précipitent à l'intérieur des pores du verre. Par exemple, le rubidium sera réduit à partir du tétra-oxyde à un plus bas degré d'oxydation et précipitera dans les pores. Le deuxième tube sert de filtre à micropores. Ses pores sont ensuite affaissés par l'affaissement des parois du tuve de manière à emprisonner et immobiliser les matières radioactives gazeuses dans une matrice de verre scellée. Another advantage of the tube configuration is the imprisonment of all radioactive gases produced by decomposition of the radioactive materials during the drying step. For example, if ruthenium tetraoxide is produced from radioactive materials inside the pores, it can be drawn through the center of the tube out of the drying / sagging furnace and into another glass tube which is at a lower temperature. The radioactive gases are filtered through the second porous glass tube. The fumes react with the silicate in the glass and precipitate inside the pores of the glass. For example, rubidium will be reduced from the tetra-oxide to a lower degree of oxidation and will precipitate in the pores. The second tube serves as a micropore filter. Its pores are then collapsed by the collapse of the walls of the tuve so as to trap and immobilize the gaseous radioactive materials in a sealed glass matrix.

Comme on peut le voir, les tubes en verre poreux peuvent être utilisés pour absorber des gaz radioactifs provenant des systèmes d'évacuation des déchets nucléaires qui n'utilisent pas de récipients en verre poreux. Ainsi, les fumées radio-acti-ves provenant d'autres systèmes de traitement de déchets nucléaires peuvent être traitées dans un filtre en verre poreux. Les fumées radio-actives peuvent contenir des matières radioactives en particules et des matières radio-actives gazeuses. Les matières non-radio-actives, par exemple l'eau, etc., passeront directement à travers les filtres en verre poreux tandis que les déchets nucléaires, par exemple le tétra-oxyde de ruthénium ou le césium, seront emprisonnés à l'intérieur du filtre en verre poreux. Quand les filtres commencent à perdre leur efficacité, on chauffe le filtre lui-même pour affaisser les pores et les parois du filtre en verre poreux. Aussi bien les matières radio-actives en particules qui étaient en suspension dans le gaz que les matières radio-actives gazeuses sont ainsi emprisonnées et immobilisées dans la matrice de verre. Quand on utilise le récipient en verre poreux comme filtre, il n'est pas nécessaire qu'il ait la configuration d'un tube à essai. Des configurations plates, par exemple, sont tout aussi bonnes, ou même meilleures dans certains cas, que la configuration en tube à essai. As can be seen, porous glass tubes can be used to absorb radioactive gases from nuclear waste disposal systems that do not use porous glass containers. Thus, radioactive fumes from other nuclear waste treatment systems can be treated in a porous glass filter. Radioactive fumes may contain particulate radioactive material and gaseous radioactive material. Non-radioactive materials, for example water, etc., will pass directly through the porous glass filters while nuclear waste, for example ruthenium tetra-oxide or cesium, will be trapped inside of the porous glass filter. When the filters begin to lose their effectiveness, the filter itself is heated to collapse the pores and walls of the porous glass filter. Both the radioactive materials in particles which were in suspension in the gas and the gaseous radioactive materials are thus trapped and immobilized in the glass matrix. When using the porous glass container as a filter, it does not have to have the configuration of a test tube. Flat configurations, for example, are just as good, or even better in some cases, than the test tube configuration.

Un autre avantage de l'utilisation d'un récipient en verre poreux (au lieu d'un cylindre en verre poreux) est que la durée du traitement est réduite pour une épaisseur donnée de verre poreux. Par exemple, le temps nécessaire pour imprégner un cylindre de verre poreux d'un rayon de 10 cm est le même que celui nécessaire pour imprégner complètement un récipient en verre poreux dont le rayon intérieur est de 10 cm et le rayon extérieur de 30 cm. La paroi du récipient en verre a 20 cm d'é- Another advantage of using a porous glass container (instead of a porous glass cylinder) is that the processing time is reduced for a given thickness of porous glass. For example, the time required to impregnate a cylinder of porous glass with a radius of 10 cm is the same as that required to completely impregnate a container of porous glass with an inner radius of 10 cm and an outer radius of 30 cm. The wall of the glass container is 20 cm thick.

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paisseur, mais l'imprégnation se produit tant par la surface avoir 60% de vides et les particules (ou grains) peuvent repré- thickness, but the impregnation occurs so much by the surface having 60% voids and the particles (or grains) can represent

intérieure que par la surface extérieure, àune profondeur de senter seulement 40 % du volume intérieur du récipient en 10 cm. Dans le cas du cylindre de verre, l'aire de section trans- verre. Au contraire, si on utilise des sphères rondes, elles ont versale du verre est seulement de 100 n (ou environ 314) cm3. tendance à mieux se tasser et on peut obtenir des taux de gar-Toutefois, pour le récipient en verre, l'aire de section transver- 5 nissage de 60% ou plus. L'idéal pour le tassement des sphères sale du verre poreux est de 800 n ou environ 2514 cm2 ou 8 serait un taux de garnissage de 80%. On peut obtenir une fois supérieure à celle du cylindre. Ainsi, durant le même laps amélioration du tassement en appliquant une pression. On de temps, une bien plus grande quantité de verre peut être im- peut utiliser des grosseurs de particules de verre allant de 5 mi- inner than by the outer surface, at a depth of feeling only 40% of the interior volume of the container in 10 cm. In the case of the glass cylinder, the cross-glass area. On the contrary, if we use round spheres, they have glass versal is only 100 n (or about 314) cm3. There is a tendency to pack better and garbage rates can be obtained, however, for the glass container, the cross-sectional area of 60% or more. The ideal for compacting dirty spheres of porous glass is 800 n or about 2514 cm2 or 8 would be a filling rate of 80%. One can get one time greater than that of the cylinder. Thus, during the same period, improvement in compaction by applying pressure. In time, a much larger amount of glass may be im- can use glass particle sizes ranging from 5 mi-

prégnée. Cet avantage joue aussi durant l'étape de séchage et crons à 5 mm, de préférence de 50 microns à 1 mm. pregnated. This advantage also comes into play during the drying stage and crons at 5 mm, preferably from 50 microns to 1 mm.

durant la décomposition. A des fins de comparaison, on sup- 10 Le chargement du récipient en verre peut être effectué si pose qu'il y a une contraction zéro pour le verre poreux. on le désire d'une manière appropriée quelconque autre que during decomposition. For comparison purposes, loading of the glass container can be done if there is zero contraction for the porous glass. it is desired in any suitable manner other than

Quand le récipient en verre est affaissé, le diamètre final du celles décrites ci-dessus. When the glass container is collapsed, the final diameter of those described above.

cylindre résultant est d'environ 28 cm. Par ailleurs, le diamè- Plusieurs techniques peuvent être utilisées dans l'étape de tre final du cylindre de verre qui avait un rayon de 10 cm est séchage. Tout d'abord, on peut placer sur le dessus des parti-d'environ 20 cm. Ainsi, un produit final plus gros contenant 15 cules de verre un peu de laine de verre ou un disque de verre une plus grande quantité de déchets radio-actifs est obtenu en poreux ou un autre type de dessus poreux pour les empêcher un temps de traitement égal quand on utilise le récipient en de se déplacer verticalement quand les gaz sont chassés des déverre. chets radio-actifs contenus. De plus, un espace suffisant doit resulting cylinder is approximately 28 cm. Furthermore, the diameter of several glass can be used in the final stage of the glass cylinder which had a radius of 10 cm is drying. First, we can place on top of the party-about 20 cm. Thus, a larger final product containing 15 glass cules a little glass wool or a glass disc a greater quantity of radioactive waste is obtained in porous or another type of porous top to prevent them from processing time. equal when using the container to move vertically when the gases are expelled from the glass. radioactive waste contained. In addition, sufficient space must

être laissé dans le haut du récipient pour que les particules de be left at the top of the container so that particles of

Verre en particules à l'intérieur d'un récipient en verre 20 verre puissent se déplacer vers le haut quand les gaz sont chas- Particulate glass inside a glass container 20 glass can move upward when the gases are chased

Un verre en particules qui peut être un verre non-poreux sés et ensuite retomber finalement une fois le courant de gaz ou un verre poreux ayant une structure poreuse à pores reliés arrêté. Il est préférable aussi de sécher le récipient et les parti-entre eux ou un mélange des deux peut être disposé à l'inté- cules de verre en ayant une zone de chauffage relativement pe-rieur du récipient en verre. La formation de particules non- tite qui est déplacée de haut en bas pour chasser les gaz proporeuses est bien connue dans la technique. Des particules de 25 gressivement à partir du haut pour terminer par le fond. A particulate glass which can be a non-porous glass and then finally fall back once the gas flow or a porous glass having a porous structure with connected pores stopped. It is also preferable to dry the container and the parts therebetween or a mixture of the two may be arranged in the glass particles by having a relatively small heating zone of the glass container. The formation of non-tite particles which is moved up and down to expel the carrier gases is well known in the art. Particles of 25 gressively from the top to finish at the bottom.

verre non-poreux de compositions classiques ou de variantes Autrement, si la chaleur est forte ou appliqué au fond, une de ces compositions peuvent être utilisées. Des particules de ébullition peut se produire à l'intérieur du récipient près du verre poreux peuvent être formées à partir de verres ayant des fond, qui peut avoir pour résultat que les particules de verre compositions similaires à ceux utilisés pour former le réci- soient projetées à l'extérieur au sommet. Avantageusement, la pient en verre poreux. Le verre poreux est formé de préférence 30 partie supérieure du récipient doit être maintenue au-dessus en utilisant les compositions et les procédés décrits dans le de 100 °C. On peut opérer ainsi relativement rapidement, de brevet E.U.A. n° 4 110 096. telle sorte qu'en commençant à chauffer au sommet et en dé- non-porous glass of conventional compositions or variants Otherwise, if the heat is strong or applied to the bottom, one of these compositions can be used. Boiling particles may occur inside the container near the porous glass may be formed from glasses having bottoms, which may result in glass particles compositions similar to those used to form the container being sprayed outside at the top. Advantageously, the pient in porous glass. The porous glass is preferably formed 30 the top of the container should be kept above using the compositions and methods described in the 100 ° C. One can operate thus relatively quickly, of patent E.U.A. n ° 4 110 096. such that by starting to heat at the top and in

Pour préparer en verre un poudre, on peut verser le verre plaçant le chauffage vers le bas, toute l'eau du récipient fondu directement dans de l'eau froide pour le rompre et le pourra être finalement évaporée. Alors, quand une couche de fragmenter en petits morceaux. En variante, le verre fondu 35 particules de verre poreux est séchée, elle est maintenue dans peut être tiré en tiges ou coulé à une forme désirée quelcon- l'intervalle de température de 100-150 ° C pour empêcher que que. Dans ce dernier cas, le verre est rompu dans un broyeur. d'autres gaz toxiques s'échappent à travers elle. Les vapeurs On tamise les morceaux de verre de manière à obtenir des par- non-radio-actives de décomposition de nitrates dans le réci- To prepare a powder into glass, you can pour the glass placing the heater down, all the water in the molten container directly in cold water to break it and it can finally be evaporated. So when a layer fragment into small pieces. Alternatively, the molten glass 35 porous glass particles is dried, it is held in can be drawn into rods or cast to any desired shape the temperature range of 100-150 ° C to prevent that. In the latter case, the glass is broken in a grinder. other toxic gases escape through it. The vapors The pieces of glass are sieved so as to obtain non-radioactive compounds for the decomposition of nitrates in the container.

ticules de la grosseur désirée de particules. Les particules de pient peuvent s'échapper à travers la couche poreuse sèche verre tamisées sont passées ensuite à travers une flamme de 40 tandis que le césium et le sodium et d'autres isotopes radio-ac-manière qu'elles prennent la forme de petites sphères. L'avan- tifs comme le cadmium sont retenus dans ce tamis poreux. particles of the desired particle size. The pient particles can escape through the porous dry glass sieve layer are then passed through a flame of 40 while the cesium and sodium and other radio-ac isotopes-so that they take the form of small spheres. Advantages such as cadmium are retained in this porous sieve.

tage de la formation de sphères au lieu de l'utilisation simple- Une fois l'eau vaporisée à partir de la colonne entière, cette ment des particules de verre tamisées qui ont des formes ir- dernière peut être chauffée à une température de l'ordre de régulières variant au hasard est que cela permet d'obtenir un 400 °C assez rapidement pour empêcher la distillation de ni- stage of formation of spheres instead of simple use- Once the water has evaporated from the entire column, this sieved glass particles which have ir- last shapes can be heated to a temperature of order of regulars varying at random is that this allows a 400 ° C to be obtained quickly enough to prevent the distillation of ni-

garnissage plus uniforme et plus dense dans le récipient en 45 trates radio-actifs. A des températures de cet ordre, la décom- more uniform and denser filling in the container in 45 radioactive trates. At temperatures of this order, the decom-

verre. Ainsi, on peut produite deux types de particules de position commence et des fumées d'oxydes d'azote sont chas- glass. Thus, two types of particles can be produced from the start position and fumes of nitrogen oxides are chased.

verre. Un type est du verre simplement brisé et tamisé et com- sées. Ici encore, le tétra-oxyde de ruthénium peut poser un porte donc des grains allongés de formes irrégulières variant problème, car on doit l'empêcher de s'échapper par le sommet au hasard. L'autre type est du verre brisé, tamisé et refondu du récipient en maintenant la couche de particules de verre par passage à travers une zone chaude et ensuite refroidi rapi- 50 poreux dans le sommet assez chaude pour que la vapeur d'eau dement pour produire des particules de verre sous la forme de s'échappe, mais assez froide pour que Ru04 reste dans le réci- glass. One type is simply broken and sieved and squeezed glass. Here again, ruthenium tetra-oxide can pose a door so elongated grains of irregular shapes varying problem, because it must be prevented from escaping from the top at random. The other type is broken glass, sifted and melted from the container while maintaining the layer of glass particles by passing through a hot zone and then cooled quickly in the top hot enough for the water vapor to produce glass particles in the form of escapes, but cold enough for Ru04 to remain in the container

très petites sphères. pient tandis que la décomposition se poursuit. Aussi long- very small spheres. pient while the decomposition continues. As long-

Les particules ainsi obtenues sont non-poreuses et peuvent temps que les fumées de décomposition de nitrates continuent The particles thus obtained are non-porous and may last long for the nitrates decomposition fumes to continue.

être utilisées dans le mode de mise en œuvre de l'invention à être libérées, la matière sera dans des conditions hautement dans lequel la matière radio-active est déposée sur les particu- 55 oxydantes et il n'y a pas beaucoup de probabilité que le ruthé- to be used in the embodiment of the invention to be released, the material will be under highly conditions in which the radioactive material is deposited on the particulate oxidizers and there is not much likelihood that Ruthenian

les de verre non-poreux à l'intérieur du récipient en verre. nium soit réduit à de plus bas degrés d'oxydation, moins vo- the non-porous glass inside the glass container. be reduced to lower degrees of oxidation, less vo-

Pour rendre poreuses les particules de verre non-poreux, on latils. To make non-porous glass particles porous, we use latils.

les réchauffe à 550 °C environ pendant deux heures environ. Une fois la décomposition des nitrates terminée, on peut reheats them to approximately 550 ° C for approximately two hours. Once the decomposition of nitrates is complete, we can

Elles subissent ainsi une séparation de phases et elles sont en- appliquer une dépression à l'intérieur du récipient tout en suite lessivées; voir le brevet E.U.A. n° 4 110 096. Le produit 60 maintenant la température, élevée, réduisant ainsi la pression fini est un verre poreux en particules mouillé avec des pores de vapeur de l'oxygène assez bas pour que le tétra-oxyde de reliés entre eux dans l'ensemble de chaque particule qui peut ruthénium se décompose spontanément à de plus bas degrés They thus undergo a phase separation and they are apply a vacuum inside the container while subsequently leached; see the E.U.A. No. 4 110 096. The product 60 maintaining the temperature, high, thereby reducing the finished pressure is a porous glass in wet particles with pores of oxygen vapor low enough for the tetra-oxide to bond together in the of every particle that can ruthenium spontaneously decomposes at lower degrees

être utilisé dans le procédé selon la présente invention. Toute- d'oxydation qui ont une haute température de caractérisation fois, par chauffage du verre poreux au-dessus de 100 °C, l'eau ou une très faible pression de vapeur, de manière à emprison- be used in the process according to the present invention. Any oxidation which have a high temperature characterization times, by heating the porous glass above 100 ° C, water or a very low vapor pressure, so as to imprison-

est éliminée et on obtient un verre poreux en particules sec qui es ner je ruthénium de façon permanente dans le verre. La dé- is eliminated and a porous glass in dry particles is obtained which is permanently ruthenium in the glass. The-

est en produit en poudre qui roule. pression doit être appliquée avant que le verre poreux ne com- is a rolling powder product. pressure must be applied before porous glass

Si on utilise des grains allongés, le garnissage du récipient mence réellement à perdre ses pores sous l'action de la cha- If elongated grains are used, the filling of the container really begins to lose its pores under the action of heat.

en verre peut ne pas être très efficace, typiquement il peut y leur, parce que dans ces conditions on peut réduire aussi la glass may not be very effective, typically there may be them, because under these conditions we can also reduce the

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quantité de gaz dissous dans le produit final. En fait, en réduisant la quantité de gaz à l'intérieur de chaque pore du verre, la quantité de gaz solubles dans le verre est réduite. Ensuite, on élève progressivement la température et chaque fois qu'il y a une saute de pression, on applique la dépression jusqu'à ce que la pression redescende doucement. Aux environs de 1300 °C, la température exacte dépendant de la configuration du four, de l'alésage du récipient, du type du verre en particules, etc. le tube s'affaisse. Si les parois du récipient sont minces, elles s'affaissent à une section transversale plate ou elliptique, formant plutôt un ruban qu'un cylindre. Si les parois sont épaisses, on obtient une section transversale semblable à celle d'un cylindre. Une façon de favoriser la formation d'une section transversale ressemblant à celle d'un cylindre consiste à tirer sur le récipient tout en le chauffant de manière qu'il s'allonge tandis qu'il s'affaisse. Pour la commodité dans l'emballage des articles en verre finis, il peut être plus facile de tasser une section du type cylindre pour le stockage. S'il existe un problème majeur de transfert de chaleur, toutefois, il peut être plus commode de travailler avec des sections transversales plates du type ruban de manière à atténuer ces problèmes de transfert de chaleur. En utilisant une zone étroite de chauffage et en la déplaçant de haut en bas, on arrive à une région près du sommet où il ne reste pas de particules de verre et le récipient en verre s'affaisse sur lui-même pour assurer un meilleur scellement isolant les déchets necléaires. amount of gas dissolved in the final product. In fact, by reducing the amount of gas inside each pore of the glass, the amount of soluble gases in the glass is reduced. Then, the temperature is gradually raised and each time there is a pressure jump, the vacuum is applied until the pressure slowly drops. Around 1300 ° C, the exact temperature depending on the configuration of the oven, the bore of the container, the type of glass particles, etc. the tube collapses. If the container walls are thin, they sag to a flat or elliptical cross section, forming a ribbon rather than a cylinder. If the walls are thick, a cross section similar to that of a cylinder is obtained. One way to encourage the formation of a cross section resembling that of a cylinder is to pull the container while heating it so that it elongates while it collapses. For convenience in packaging finished glassware, it may be easier to pack a cylinder-like section for storage. If there is a major heat transfer problem, however, it may be more convenient to work with flat ribbon-like cross sections in order to alleviate these heat transfer problems. By using a narrow heating zone and moving it up and down, we arrive at a region near the top where there are no glass particles left and the glass container collapses on itself to ensure better sealing isolating neclearous waste.

Si le dégazage est effectué correctement, il y aura seulement une très petite quantité de bulles et il en résulte un produit fini qui comporte une enveloppe de verre non-radio-actif, d'un coefficient de dilatation thermique peu élevé, entourant un verre d'un coefficient de dilatation thermique élevé. Cela fournit une compression sur les couches extérieures de verre et une tension sur le coeur intérieur de verre. Si le verre intérieur est relativement exempt de bulles, il supportera la tension et fera de l'article final une matière précontrainte résistante ayant un module de rupture considérablement supérieur à celui du verre. Les avantages du maintien du produit fini à l'état monolithique sont les suivants: 1) l'aire superficielle extérieure du verre monolithique est bien moindre que si elle est discontinue et comme l'importance du lessivage est proportionnelle à l'aire superficielle, le risque de lessivage est considérablement réduit, 2) dans le cas où il n'y a pas de déchets nucléaires dans les couches extérieures du récipient, il n'y a pas de déchets nucléaires disponibles pour être enlevés par lessivage dans la période initiale de conditions de lessivage jusqu'à ce que, si jamais cela se produit, le lessivage soit capable de continuer à travers l'épaisseur des couches extérieures exemptes de déchets radio-actifs du récipient affaissé. Cela peut être considéré comme une période longue par rapport à la courte demi-vie des isotopes radio-actifs encapsulés à l'intérieur du récipient, les encapsulant ainsi pour la durée de leur radio-activité et aucune radio-activité n'est exposée à la biosphère. De plus, le traitement de déchets nucléaires selon la présente invention a les anvatages qu'il n'utilise pas d'électrode de four qui pourrait être corrodée par le verre fondu, qu'il n'y a pas de fumées d'éléments radio-actifs chassées et qu'en général une opération très propre est possible. Dans le cas où un récipient en verre se brise, on peut se débarrasser du verre en le réduisant en particules ou en le refondant et en le transformant en particules comme expliqué ci-dessus et en disposant ces particules dans un autre récipient en verre. Ainsi, il n'y a pas de nouveaux déchets produits, exigeant un système séparé d'évacuation. If the degassing is carried out correctly, there will be only a very small quantity of bubbles and this results in a finished product which comprises an envelope of non-radioactive glass, of a low coefficient of thermal expansion, surrounding a glass d '' a high coefficient of thermal expansion. This provides compression on the outer layers of glass and tension on the inner core of glass. If the interior glass is relatively free of bubbles, it will withstand the tension and make the final article a resistant prestressed material having a modulus of rupture considerably greater than that of glass. The advantages of maintaining the finished product in the monolithic state are as follows: 1) the external surface area of the monolithic glass is much less than if it is discontinuous and since the amount of leaching is proportional to the surface area, the risk of leaching is greatly reduced, 2) in the case where there is no nuclear waste in the outer layers of the container, there is no nuclear waste available to be removed by leaching in the initial period of conditions leaching until, if ever, leaching is able to continue through the thickness of the outer layers free of radioactive waste from the collapsed container. This can be considered a long period compared to the short half-life of radioactive isotopes encapsulated inside the container, thus encapsulating them for the duration of their radioactivity and no radioactivity is exposed to the biosphere. In addition, the treatment of nuclear waste according to the present invention has the advantages that it does not use an oven electrode which could be corroded by molten glass, that there is no smoke from radio elements. -hunted assets and that in general a very clean operation is possible. In the event that a glass container breaks, you can get rid of the glass by reducing it to particles or by remelting it and transforming it into particles as explained above and placing these particles in another glass container. Thus, there is no new waste produced, requiring a separate disposal system.

Un cylindre de verre poreux monolithique (pas en particules) ou une préforme similaire contenant une solution de déchets radio-actifs a trendance à se rompre au chauffage parce que les pressions internes augmentent du fait de l'ébullition de l'eau interne. Si l'ébullition est assez violente, les pressions internes peuvent devenir assez fortes pour causer la rupture de la préforme de verre. Egalement, après que la majeure partie du liquide a été éliminée, quand la préforme se déshydrate, A cylinder of monolithic porous glass (not in particles) or a similar preform containing a solution of radioactive waste has a tendency to rupture on heating because internal pressures increase due to the boiling of internal water. If the boiling is strong enough, the internal pressures can become strong enough to cause the glass preform to rupture. Also, after most of the liquid has been removed, when the preform becomes dehydrated,

elle se contracte et, si'la déshydratation a été irrégulière, des contraintes inégales se développent quand un côté s'est contracté plus que l'autre, ce qui peut causer la rupture de la préforme. De plus, aux températures légèrement plus élevées utilisées pour décomposer les sels, tels que les nitrates, des gaz, par exemple des oxydes d'azote, sont libérés. Ici encore, un dégagement trop rapide de ces gaz peut rompre la préforme. it contracts and, if the dehydration has been irregular, unequal stresses develop when one side has contracted more than the other, which can cause the preform to rupture. In addition, at the slightly higher temperatures used to decompose salts, such as nitrates, gases, for example nitrogen oxides, are released. Here again, too rapid release of these gases can break the preform.

De plus, si la matière est déposée irrégulièrement dans le cylindre de verre poreux monolithique ou la préforme similaire, le dopant augmente le coefficient de dilatation thermique du constituant silice de la préforme de verre et, lors de l'affaissement des pores par chauffage, le coefficient de dilatation irrégulier peut conduire à une rupture. Le profil de distribution du dopant dans la préforme de verre monolithique doit être très bien réglé pour éviter une rupture. Ces problèmes sont grandement réduits ou éliminés quand on utilise des particules de verre poreux dans un récipient en verre. Les particules individuelles sont si petites que les contraintes qui s'y établissent durant le chauffage ne sont pas assez fortes pour les rompre et si un petit nombre d'entre elles se rompent en fait, il n'en résulte que peu ou pas du tout de problème et le chauffage peut être effectué bien plus rapidement. De plus, le profil de distribution du dopant en section transversale peut être important. Dans le cas d'un récipient en verre non-poreux, les couches extérieures du produit final auront le coefficient de dilatation thermique initial du récipient qui peut être formé avec un coefficient de dilatation thermique plus bas que celui des particules de verre se trouvant à l'intérieur. Ainsi, le produit final, dans ce cas, présente une compression à la surface qui le rend plus résistant. In addition, if the material is irregularly deposited in the monolithic porous glass cylinder or the similar preform, the dopant increases the coefficient of thermal expansion of the silica component of the glass preform and, when the pores collapse by heating, the coefficient of irregular expansion can lead to rupture. The distribution profile of the dopant in the monolithic glass preform must be very well adjusted to avoid rupture. These problems are greatly reduced or eliminated when using porous glass particles in a glass container. The individual particles are so small that the stresses that settle on them during heating are not strong enough to break them and if a small number of them actually break, it results in little or not at all. problem and heating can be done much faster. In addition, the distribution profile of the dopant in cross section can be important. In the case of a non-porous glass container, the outer layers of the final product will have the initial coefficient of thermal expansion of the container which can be formed with a coefficient of thermal expansion lower than that of the glass particles at the inside. Thus, the final product, in this case, has compression on the surface which makes it more resistant.

De plus, l'utilisation d'un récipient en verre contenant des particules de verre poreuses et/ou non-poreuses a l'avantage supplémentaire de fournir une distribution des matières solides radio-actives déposées dans tout l'intérieur du tube plutôt que juste sur les surfaces intérieures des parois de récipient comme dans le cas d'un récipient en verre dans lequel on n'utilise pas de garnissage de verre ou sur la surface extérieure d'un cylindre de verre poreux quand on en utilise un. De plus, quand on utilise un récipient en verre non-poreux rempli de particules de verre, le revêtement résultant est exempt de radio-activité, ne présentant sensiblement pas de risque de contamination par rayonnement pour l'environnement. In addition, the use of a glass container containing porous and / or non-porous glass particles has the additional advantage of providing a distribution of radioactive solids deposited throughout the interior of the tube rather than just on the interior surfaces of container walls as in the case of a glass container in which a glass lining is not used or on the exterior surface of a porous glass cylinder when one is used. In addition, when using a non-porous glass container filled with glass particles, the resulting coating is free of radioactivity, presenting no significant risk of contamination by radiation to the environment.

Dans le traitement de récipients en verre selon la présente invention, des gaz peuvent s'échapper du récipient par l'extrémité ouverte. Une manière commode de contrôler ces gaz consiste à introduire une couche de verre poreux dans l'extrémité ouverte du récipient. Elle jouera le rôle de tamis moléculaire et en raison de sa très grande surface spécifique initiale, par exemple des centaines de mètres carrés par gramme, les gaz essayant de sortir du récipient sont emprisonnés par elle. En réglant la température de la couche de verre poreux, on peut permettre le passage de l'eau, des produits de décomposition non-radio-actifs des nitrates et d'autres fumées non-ra-dio-actives dont il est souhaitable qu'on se débarrasse, tout en emprisonnant en même temps dans le récipient le ruthénium, le césium, le cadmium et les autres matières radio-actives. Les différences de température le long du récipient peuvent être utilisées avantageusement pour chasser les matières volatiles non-radio-actives tout en empêchant que les matières radioactives ne s'échappent. In the treatment of glass containers according to the present invention, gases can escape from the container through the open end. A convenient way to control these gases is to introduce a layer of porous glass into the open end of the container. It will act as a molecular sieve and due to its very large initial specific surface, for example hundreds of square meters per gram, the gases trying to exit the container are trapped by it. By regulating the temperature of the layer of porous glass, it is possible to allow the passage of water, non-radioactive decomposition products of nitrates and other non-radioactive fumes which it is desirable that we get rid of, while trapping ruthenium, cesium, cadmium and other radioactive materials in the container at the same time. The temperature differences along the container can be advantageously used to expel volatile non-radioactive materials while preventing radioactive materials from escaping.

Il est avantageux aussi que l'on puisse affaisser le récipient en un cylindre de plus petites dimensions ou en un ruban ayant une petite dimension, à savoir son épaisseur, et une largeur plus grande. La plus petite dimension facilite une évacuation plus uniforme de la chaleur, c'est-à-dire réduit les gra5 It is also advantageous that the container can be collapsed into a cylinder of smaller dimensions or into a ribbon having a small dimension, namely its thickness, and a greater width. The smaller dimension facilitates a more uniform heat dissipation, i.e. reduces the gra5

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30 30

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dients de température dans le verre résultant et évite ou réduit considérablement les ruptures. temperature dients in the resulting glass and significantly avoids or reduces breakage.

Garnissage de verre non-poreux Non-porous glass lining

Le récipient en verre peut être garni de particules de verre non-poreux en plus ou à la place des particules de verre poreux mentionnées ci-dessus. Les particules de verre non-poreux peuvent être préparées à partir de n'importe quelle composition vitrifiable appropriée en utilisant les modes opératoires décrits ci-dessus à propos des particules de verre poreux, à ceci près, évidemment, que les étapes de séparation de phases et de lessivage acide ne sont pas nécessaires dans le cas de verre non-poreux. Les particules de verre non-poreux peuvent être ainsi sous la forme de sphères, de grains allongés ou de toutes autres formes appropriées et elles se comportent dans le récipient en verre sensiblement de la même manière que les particules de verre poreux, à ceci près qu'il n'y a pas de pores dans lesquels pénètrent les matières radio-actives dissoutes. En conséquence, les matières radio-actives, tant dissoutes que non-dissoutes, sont déposées sur les surfaces périphériques ou extérieures des particules et dans l'étape de chauffage ultérieure les formes oxyde de la matière radio-active réagissent avec les particules fondues de verre non-poreux et deviennent partie intégrante du produit verre final, tandis que d'autres formes sont emprisonnées profondément à l'intérieur du produit verre final. Dans de nombreux cas, il est préféré d'utiliser une zone de chauffage mobile avec une différence de pression produite par mise sous vide de l'intérieur du récipient ou par application extérieure d'une pression plus forte comme par des moyens mécaniques ou par des moyens gazeux. The glass container can be lined with non-porous glass particles in addition to or in place of the above-mentioned porous glass particles. The non-porous glass particles can be prepared from any suitable vitrifiable composition using the procedures described above with respect to the porous glass particles, except, of course, that the phase separation steps and acid leaching are not necessary in the case of non-porous glass. The non-porous glass particles can thus be in the form of spheres, elongated grains or any other suitable shape and they behave in the glass container in much the same way as the porous glass particles, except that 'there are no pores into which dissolved radioactive materials penetrate. Consequently, the radioactive materials, both dissolved and undissolved, are deposited on the peripheral or external surfaces of the particles and in the subsequent heating step the oxide forms of the radioactive material react with the molten glass particles. non-porous and become part of the final glass product, while other forms are trapped deep inside the final glass product. In many cases, it is preferred to use a mobile heating zone with a pressure difference produced by evacuating the interior of the container or by applying a higher pressure externally such as by mechanical means or by gas means.

Il peut être avantageux aussi dans l'utilisation d'une zone mobile de chauffage d'affaisser progressivement le récipient de bas en haut. Si le récipient est très long, il peut ne pas être capable de supporter son poids s'il est supporté seulement à ses régions supérieures et peut être supporté aussi au fond de manière qu'il ne s'allonge pas durant l'affaissement. Si au contraire on désire étirer le tube de manière qu'il s'affaisse en un cylindre plutôt qu'en une plaque plate, une petite force de traction (en plus de la gravité) peut être appliquée au fond du récipient et produira un objet cylindrique. It may also be advantageous in the use of a mobile heating zone to gradually lower the container from the bottom up. If the container is very long, it may not be able to support its weight if it is supported only at its upper regions and can also be supported at the bottom so that it does not lengthen during collapse. If on the contrary you wish to stretch the tube so that it collapses into a cylinder rather than a flat plate, a small tensile force (in addition to gravity) can be applied to the bottom of the container and will produce an object cylindrical.

Pour empêcher une rupture du récipient en verre contenant un garnissage de verre, le récipient en verre doit avoir un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui du verre enfermé résultant qui est obtenu quand le récipient en verre et son contenu contenant les matières radio-actives déposées sont chauffés pour fritter le garnissage de verre de manière à donner un verre enfermé dopé par des matières radio-actives. Des verres de silicate avec ou sans de petites quantités de bore (par exemple le verre Vycor) ont de bas coefficients de dilatation thermique et, quand la teneur en métaux alcalins est accrue, le coefficient de dilatation augmente notablement. Il est préféré que le récipient ne s'affaisse pas prématurément, To prevent rupture of the glass container containing a glass lining, the glass container must have a coefficient of thermal expansion lower than that of the resulting enclosed glass which is obtained when the glass container and its contents containing the radioactive material deposited are heated to sinter the glass lining so as to give an enclosed glass doped with radioactive materials. Silicate glasses with or without small amounts of boron (eg Vycor glass) have low coefficients of thermal expansion and, when the content of alkali metals is increased, the coefficient of expansion increases significantly. It is preferred that the container does not collapse prematurely,

même quand l'intérieur est sous vide et que l'extérieur est sous la pression atmosphérique à des températures auxquelles le garnissage de verre enfermé commence à fondre de manière qu'il reste un récipient contenant le verre enfermé jusqu'à ce qu'il soit avantageux d'affaisser le récipient. A ce propos, il est préféré d'utiliser un récipient ayant une tmpérature de transition vitreuse assez élevée (le verre de silicate et le verre Vycor sont avantageux). Quand on chauffe les particules du garnissage de verre, elles se dégazent pour devenir des particules pleines au-dessous de la température de transition vitreuse ou juste au-dessus de la transition vitreuse, du moment que le verre n'est pas chaud au point qu'il y ait coalescence des particules entre elles. A une température légèrement plus élevée, les particules de verre se fondent ensemble, c'est-à-dire qu'il y a coalescence, et elles deviennent un corps de verre unitaire qui, si on a opéré correctement, est exempt de bulles. Si le récipient even when the inside is vacuum and the outside is at atmospheric pressure at temperatures at which the enclosed glass lining begins to melt so that a container containing the enclosed glass remains until it is advantageous to collapse the container. In this connection, it is preferred to use a container having a fairly high glass transition temperature (silicate glass and Vycor glass are advantageous). When the particles of the glass lining are heated, they degas to become solid particles below the glass transition temperature or just above the glass transition, as long as the glass is not hot enough that 'there is coalescence of the particles between them. At a slightly higher temperature, the glass particles melt together, that is, there is coalescence, and they become a unitary body of glass which, if operated correctly, is free of bubbles. If the container

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s'affaisse à une température légèrement plus élevée que la température Tg du verre fondu intérieur (comprenant les matières solides déposées), il en résulte un produit verre final exempt de bulles contenant les déchets nucléaires. Toutefois, si le réci-5 pient n'est pas affaissé jusqu'à ce qu'une température très supérieure soit atteinte, il existe le risque que la solubilité de gaz, tels que l'oxygène, dans le verre fondu intérieur diminue dans une mesure telle que la teneur en ce gaz, par exemple en oxygène soit supérieure à sa solubilité dans le gaz fondu parce io qu'il est sous le vide utilisé pour affaisser le récipient. Quand la teneur en gaz (oxygène) dépasse sa solubilité à la température et à la pression réduite du verre fondu intérieur avant que le récipient ne s'affaisse, des bulles et de la mousse peuvent se former dans le verre fondu intérieur. Une fois que le tube s'af-15 faisse, son intérieur n'est plus soumis à une dépression, mais est soumis à ce moment à la pression extérieure; ainsi, la solu-tilité des gaz dans le verre fondu intérieur augmente et le danger de formation de bulles ou de mousse est réduit. La prévention de la formation de bulles ou de mousse exige des choix 20 assez précis de la température de transition vitreuse du récipient et de la température de transition vitreuse de la composition de verre intérieure comprenant les matières solides radio-actives déposées. Ici encore, si la composition de verre intérieure est trop molle pour un récipient en verre Vycor ou en 25 verre de silice fondue, la température d'affaissement du récipient peut être abaissée par utilisation d'un récipient en un verre tel que du Pyrex. Evidemment, la préparation de compositions ayant une température de transition vitreuse désirée quelconque est bien à la portée de l'homme de l'art et tous 30 moyens disponibles peuvent être utilisés pour obtenir des compositions de verre ayant des températures TG appropriées pour le récipient et le garnissage intérieure de verre. La composition de verre du récipient doit fondre à des températures plus élevées que la composition de verre intérieure compre-35 nant les matières solides radio-actives déposées; c'est-à-dire qu'elle doit avoir une température de transition vitreuse plus élevée et doit être capable de s'affaisser seulement après frittage de la composition de verre intérieure. La présence de bulles intérieures n'est pas intolérables dans de nombreux cas; 4o toutefois, si on désire l'absence ou la réduction de bulles ou de la mousse, la température TG des compoisitions de verre utilisées doit être choisie comme expliqué ci-dessus. collapses at a temperature slightly higher than the temperature Tg of the interior molten glass (including the deposited solid materials), the result is a bubble-free final glass product containing nuclear waste. However, if the container is not collapsed until a much higher temperature is reached, there is a risk that the solubility of gases, such as oxygen, in the inner molten glass will decrease in a measure such that the content of this gas, for example oxygen is greater than its solubility in the molten gas because it is under the vacuum used to collapse the container. When the gas (oxygen) content exceeds its solubility at the temperature and reduced pressure of the interior molten glass before the container collapses, bubbles and foam may form in the interior molten glass. Once the tube becomes af-15, its interior is no longer subjected to a vacuum, but is subjected at this time to external pressure; thus, the solu-tility of the gases in the interior molten glass increases and the danger of bubble or foam formation is reduced. Preventing the formation of bubbles or foam requires fairly precise choices of the glass transition temperature of the container and the glass transition temperature of the interior glass composition comprising the deposited radioactive solids. Again, if the interior glass composition is too soft for a Vycor glass or fused silica glass container, the collapse temperature of the container can be lowered by using a glass container such as Pyrex. Obviously, the preparation of compositions having any desired glass transition temperature is well within the skill of the art and any means available can be used to obtain glass compositions having temperatures TG suitable for the container and the interior lining of glass. The glass composition of the container should melt at higher temperatures than the interior glass composition comprising the deposited radioactive solids; that is, it must have a higher glass transition temperature and must be able to collapse only after sintering the interior glass composition. The presence of interior bubbles is not intolerable in many cases; 4o however, if the absence or reduction of bubbles or foam is desired, the temperature TG of the glass compositions used must be chosen as explained above.

Quand on utilise comme garnissage un verre poreux d'une haute teneur en silice (plus de 90 moles pour cent de Si02) et 45 d'une basse teneur en alcali (moins de 0,5 mole pour cent de Na20): (a) les tubes en verre Pyrex suffissent à une trop basse température pour permettre le frittage du garnissage; et (b) les tubes en verre Vycor ont les inconvénients suivants: When a porous glass with a high silica content (more than 90 mole percent Si02) and 45 with a low alkali content (less than 0.5 mole percent Na20) is used as the filling: (a) Pyrex glass tubes are sufficient at too low a temperature to allow sintering of the lining; and (b) Vycor glass tubes have the following disadvantages:

(1) Le coefficient de dilatation thermique est si bas qu'il ne so peut s'accorder avec le verre intérieur que quand la charge est très faible (par exemple moins de 5% en poids pour la composition britannique, voir l'exemple 25). (1) The coefficient of thermal expansion is so low that it can only be matched with the interior glass when the load is very low (for example less than 5% by weight for the British composition, see example 25 ).

(2) En raison de la température élevée d'affaissement (1300-1400 °C environ), il peut en résulter une volatilisation ss de Cs et d'autres déchets nucléaires. (2) Due to the high subsidence temperature (about 1300-1400 ° C), this can result in volatilization ss of Cs and other nuclear waste.

Bien que des récipients pour déchets nucléaires en verre Pyrex et en verre Vycor soient utilisables pour de nombreuses applications comme indiqué dans les exemples, d'autres compositions ont des propriétés préférées. Le récipient préféré est 60 produit: a) en préparant un récipient en verre poreux, tel qu'un tube, comme décrit dans le brevet E.U.A. n° 4 110 006 de la colonne 10, ligne 50 à la colonne 16, ligne 36, et b) en dopant ce récipient en verre poreux avec au moins un dopant comme le césium, le rubidium, le strontium et le cuivre. Le 65 dopage pourrait être effectué par l'un ou l'autre des deux procédés suivants: Although nuclear waste containers made of Pyrex glass and Vycor glass can be used for many applications as indicated in the examples, other compositions have preferred properties. The preferred container is produced: a) by preparing a porous glass container, such as a tube, as described in the U.S. Patent. No. 4 110 006 from column 10, line 50 to column 16, line 36, and b) by doping this porous glass container with at least one dopant such as cesium, rubidium, strontium and copper. The doping could be carried out by one or the other of the two following methods:

1) On plonge la préforme dans une solution contenant les ions dopants à un pH compris entre 9 et 13,5, de préférence 1) The preform is immersed in a solution containing the doping ions at a pH between 9 and 13.5, preferably

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entre 10 et 13, pendant un temps qui dépend de l'épaisseur de la paroi et de la concentration désirée des dopants. Typiquement, la durée de l'immersion est comprise entre 1 heure et 7 jours. Le pH de la solution est de préférence réglé avec NH4OH. Pour une vitesse maximale d'échange d'ions, la solution est saturée des ions dopants désirés. Habituellement, les dopants sont introduits dans la solution sous la forme de nitrates. Toutefois, des chlorures et des carbonates peuvent être utilisés. between 10 and 13, for a time which depends on the thickness of the wall and the desired concentration of dopants. Typically, the duration of the immersion is between 1 hour and 7 days. The pH of the solution is preferably adjusted with NH4OH. For a maximum ion exchange rate, the solution is saturated with the desired doping ions. Usually the dopants are introduced into the solution in the form of nitrates. However, chlorides and carbonates can be used.

2) On plonge la préforme poreuse dans une solution de dopant ou d'un composé dopant. Une fois la concentration de dopant uniforme dans toute la préforme, on précipite le dopant en abaissant la température. On plonge la préforme dans une solution exempte de dopant. On laisse le dopant se dissoudre partiellement et se diffuser hors de la matrice. Seulement le dopant précipité près de la surface extérieure est éliminé dans cette étape. 2) The porous preform is immersed in a solution of dopant or of a doping compound. Once the dopant concentration is uniform throughout the preform, the dopant is precipitated by lowering the temperature. The preform is immersed in a dopant-free solution. The dopant is allowed to partially dissolve and diffuse out of the matrix. Only the dopant precipitated near the outer surface is removed in this step.

Dans ces deux procédés présentés à titre d'exemples, la préforme poreuse dopée est ensuite séchée et chauffée à la température d'affaissement des pores. Le séchage ne doit pas modifier sensiblement la distribution du dopant selon les enseignements du brevet E.U.A. n° 4 110 096 ni la forme du récipient. Lors de l'affaissement des pores, le récipient change d'aspect, passant d'un aspect opalescent à un aspect transparent, sans modification importante de la forme autre que la contraction de ses dimensions linéaires de 20% environ. De plus, on utilise le composé dopant en quantité telle qu'il en résulte une concentration de dopant comprise entre 0,5 et 6 moles pour cent sous la forme de son oxyde dans le produit verre contracté résultant. La préforme de verre poreux contient habituellement jusqu'à 8 moles pour cent de B203, y compris d'autres constituants, par exemple l'alumine (s'il y en a). In these two methods presented by way of example, the doped porous preform is then dried and heated to the temperature of collapse of the pores. The drying must not significantly modify the distribution of the dopant according to the teachings of the E.U.A. n ° 4 110 096 nor the shape of the container. When the pores collapse, the container changes its appearance, going from an opalescent to a transparent appearance, without significant modification of the shape other than the contraction of its linear dimensions by about 20%. In addition, the dopant compound is used in an amount such that a dopant concentration of between 0.5 and 6 mole percent is obtained in the form of its oxide in the resulting contracted glass product. The porous glass preform usually contains up to 8 mole percent of B203, including other constituents, for example alumina (if any).

Dans ces conditions, le récipient contracté résultant sera caractérisé par une teneur minimale en Si02 de 86 moles pour cent. Selon un aspect préféré, ce récipient sera caractérisé par au moins 90 moles pour cent environ de Si02, améliorant ainsi la durabilité chimique du verre. Under these conditions, the resulting contracted container will be characterized by a minimum SiO2 content of 86 mole percent. In a preferred aspect, this container will be characterized by at least about 90 mole percent of SiO2, thereby improving the chemical durability of the glass.

Des deux procédés ci-dessus pour introduire le dopant dans le verre poreux, on préfère le procédé 1. Le concentration du dopant est très uniforme dans toute la section transversale d'une préforme dopée selon le procédé 1. Cette haute uniformité permet aussi la préparation du récipient par des techniques classiques de soufflage de verre. Dans l'exemple 27, par exemple, le tube de verre produit par le procédé 1 (procédé par échange d'ions) est chauffé et une extrémité est fermée sans rupture. Of the two above methods for introducing the dopant into the porous glass, method 1 is preferred. The concentration of the dopant is very uniform throughout the cross section of a preform doped according to method 1. This high uniformity also allows the preparation of the container by conventional glass blowing techniques. In Example 27, for example, the glass tube produced by method 1 (ion exchange method) is heated and one end is closed without breaking.

Comme le récipient pour déchets nucléaires préféré doit avoir à la fois une viscosité plus basse (plus basse température d'affaissement) et un coefficient de dilatation plus élevé qu'un verre à 96% de Si02, l'addition de dopants alcalins semble appropriée. On a découvert qu'à des concentrations supérieures à 85 moles % de Si02 et inférieures à environ 5 moles % d'alcali, la durabilité chimique des verres de Cs ou de Rb est supérieure à celle des verres de Na ou de K de composition comparable. A la température ambiante, pour 2 moles % de dopant alcalin, le verre, un verre au sodium est 1000 fois plus durable qu'un verre au césium et, pour le césium et le rubidium à 100 °C, le verre au rubidium est 10 fois supérieur au verre au césium. On a mesuré la durabilité chimique pour les verres au césium et au rubidium par des mesures de taux de lessivage dans de l'eau d'un pH de 5,6 environ et à 20 °C. On a trouvé que les taux de lessivage sont inférieurs à 10~9 g de silice par cm2 de surface exposée de l'échantillon et par jour après une période d'immersion de 20 jours. C'est une excellente durabilité chimique. Toutefois, bien qu'une haute durabilité chimique soit obtenue avec un dopant rubidium, un dopant césium est préféré en raison du coût bien moindre du césium. Des élé12 Since the preferred nuclear waste container should have both a lower viscosity (lower slump temperature) and a higher coefficient of expansion than a 96% SiO2 glass, the addition of alkaline dopants seems appropriate. It has been discovered that at concentrations greater than 85 mole% SiO2 and less than about 5 mole% alkali, the chemical durability of Cs or Rb glasses is greater than that of Na or K glasses of comparable composition . At room temperature, for 2 mole% of alkaline dopant, glass, a sodium glass is 1000 times more durable than a cesium glass and, for cesium and rubidium at 100 ° C, rubidium glass is 10 times higher than cesium glass. The chemical durability was measured for cesium and rubidium glasses by measurements of leaching rate in water with a pH of about 5.6 and at 20 ° C. It has been found that the leaching rates are less than 10 ~ 9 g of silica per cm2 of exposed surface of the sample and per day after an immersion period of 20 days. It has excellent chemical durability. However, although high chemical durability is obtained with a rubidium dopant, a cesium dopant is preferred because of the much lower cost of cesium. Ele12

ments divalents qui peuvent être avantageusement incorporés en même temps que Cs et/ou Rb sont Sr et Cu. divalent elements which can advantageously be incorporated at the same time as Cs and / or Rb are Sr and Cu.

En choisissant le dopant et la concentration, on ne doit pas considérer seulement la durabilité chimique, mais aussi 5 l'harmonisation du coefficient de dilatation thermique et de la température d'affaissement du récipient avec la température de frittage de la poudre de déchets nucléiaires. Celui ayant une expérience normale dans cette technique peut obtenir une telle harmonisation en réglant indépendamment les variables 10 suivantes: composition des déchets nucléaires, charge de déchets nucléaires dans la matière située à l'intérieur, compositions des dopants et concentrations des dopants dans le récipient. Toutefois, un peu du produit peut encore se rompre, permettant à la matière se trouvent à l'intérieur d'être exposée 15 à l'extérieur. En raison de la grande aire superficielle du verre de garnissage qui est encore couverte par le verre du récipient (revêtement), il y a toujours une réduction très importante des taux de lessivage des déchets nucléaires dans l'eau, malgré la présence de ce revêtement rompu. Ainsi, on considère encore 2ocela comme un scellement étanche. In choosing the dopant and the concentration, one should not only consider the chemical durability, but also the harmonization of the coefficient of thermal expansion and of the temperature of collapse of the container with the sintering temperature of the nuclear waste powder. Those with normal experience in this technique can obtain such harmonization by independently adjusting the following variables: composition of nuclear waste, charge of nuclear waste in the material inside, compositions of dopants and concentrations of dopants in the container. However, some of the product can still break, allowing the material inside to be exposed outside. Due to the large surface area of the filling glass which is still covered by the container glass (coating), there is still a very significant reduction in the leaching rates of nuclear waste in water, despite the presence of this coating broken. Thus, 2ocela is still considered as a waterproof seal.

Dans le cadre de la présente invention des particules échangeuses de cations dans un récipient en verre, peuvent être utilisées pour éliminer des matières solides radio-actives dissoutes et non-dissoutes de solutions très diluées de ces ma-25 tières. Par exemple, des solutions contenant seulement 1 ppt (partie par trillion) par rapport au poids de la solution, c'est-à-dire 1 partie en poids par 1012 parties en poids de solution de cations radio-actifs peuvent être purifiées. Des solutions ayant moins de 0,01 microcurie de radio-activité par cm3 aussi 30 bien que des solutions plus concentrées, par exemple, celles ayant 1 curie ou plus de radio-activité par cm3, et les solutions ayant entre 0,01 microcurie et 1 curie de radio-activité par cm3 sont traitées efficacement par la présente invention. In the context of the present invention, cation exchange particles in a glass container can be used to remove dissolved and undissolved radioactive solids from very dilute solutions of these materials. For example, solutions containing only 1 ppt (part per trillion) based on the weight of the solution, i.e. 1 part by weight per 1012 parts by weight of solution of radioactive cations can be purified. Solutions having less than 0.01 microcurie of radioactivity per cm3 as well as more concentrated solutions, for example, those having 1 or more curia of radioactivity per cm3, and solutions having between 0.01 microcurie and 1 curia of radioactivity per cm3 are effectively treated by the present invention.

Dans un réacteur nucléaire typique, il y a plusieurs sour-35 ces de déchets radio-actifs comme décrit ci-dessus qui doivent être contenues de manière sûre. Elles comprennent des courants de déchets liquides très dilués qui peuvent contenir des matières solides radio-actives dispersées aussi bien que des cations radio-actifs dissous; des déchets liquides concentrés qui 40 peuvent contenir des cations radio-actifs, des anions radio-ac-tifs et des matières solides radio-actives (ces déchets sont le résultat de la concentration par ébullition d'un fluide de refroidissement primaire contenant de l'acide borique utilisé initialement dans le fluide de refroidissement comme réducteur chi-45 mique de réactivité et de la concentration par ébullition de solutions de régénération usées des lits échangeurs d'ions ordinaires couramment utilisés); et/ou des gaz radio-actifs comme du krypton radio-actif et/ou de l'iode radio-actif. En conséquence, la présente invention comprend un système d'élimi-50 nation totale des déchets radio-actifs dans lequel un verre ou gel de silice poreux en particules ayant des groupes oxy-métal alcalin, oxy-métal du groupe Ib et/ou oxy-ammonium liés au silicium est tassé dans une colonne échangeuse de cations qui de préférence est une colonne de verre fusible. Les particules 55 de verre ou de gel de silice peuvent être maintenues dans la colonne au moyen d'un dispositif de fermeture poreux comme de la laine de verre ou un disque poreux dans son extrémité inférieure et, si on le désire, dans son extrémité supérieure aussi. De plus, les particules de verre poreuses et/ou non-poreuses 60 peuvent être mélangées avec les particules de verre ou de gel de silice échangeur d'ions dans la colonne pour fournir une surface extérieure supplémentaire sur laquelle des particules solides dispersées ne s'étant pas déposées peuvent se déposer. Il est préféré que le verre ou gel de silice poreux soit finement 65 divisé et tamisé à une grosseur appropriée de façon à porter à son maximum la vitesse de passage du courant de déchets ra-dio-actifs à travers et entre les particules du verre ou gel de silice poreux et à aussi réduire au minimum la durée de l'é In a typical nuclear reactor, there are several sources of radioactive waste as described above which must be safely contained. They include very dilute liquid waste streams which may contain dispersed radioactive solids as well as dissolved radioactive cations; concentrated liquid waste which 40 may contain radioactive cations, radioactive anions and radioactive solid matter (this waste is the result of boiling concentration of a primary coolant containing boric acid used initially in the cooling fluid as a chemical reducer of reactivity and of the concentration by boiling of spent regeneration solutions of the common ion exchange beds commonly used); and / or radioactive gases such as radioactive krypton and / or radioactive iodine. Consequently, the present invention comprises a system for the total elimination of radioactive waste in which a glass or porous silica gel in particles having oxy-alkali metal groups, oxy-metal of group Ib and / or oxy ammonium bound to silicon is packed in a cation exchange column which preferably is a column of fusible glass. The particles 55 of glass or silica gel can be kept in the column by means of a porous closure device such as glass wool or a porous disc in its lower end and, if desired, in its upper end as well. In addition, the porous and / or non-porous glass particles 60 can be mixed with the glass or ion exchange silica gel particles in the column to provide an additional outer surface on which dispersed solid particles do not being not deposited can deposit. It is preferred that the porous silica glass or gel is finely divided and sieved to an appropriate size so as to maximize the speed of the flow of the radioactive waste stream through and between the particles of the glass or porous silica gel and also to minimize the duration of the e

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change d'ions. Tout d'abord, le courant dilué de déchets ra-dio-actifs est passé à travers la colonne et les cations radio-ac-tifs en solution sont remplacés par échange de cations par les cations de métal alcalin, de métal du groupe Ib et/ou d'ammonium présents dans le verre ou gel de silice poreux, pour lier chimiquement les cations radio-actifs au verre ou au gel de silice. Si le courant dilué de déchets radio-actifs doit être réutilisé comme fluide de refroidissement primaire, il est classique d'ajouter des ions de lithium comme inhibiteur de corrosion. En conséquence, il peut être avantageux d'utiliser un verre ou gel de silice poreux ayant des groupes oxy-lithium liés au silicium de manière que des ions de lithium (qui ne deviennent pas radio-actifs comme le font les dions de sodium) soient libérés dans le courant de fluide de refroidissement tandis que les cations radio-actifs en sont enlevés. De plus, les matières solides radio-actives dispersées dans le courant dilué de déchets radio-actifs peuvent âtre séparées par filtration mécanique sur les particules de verre ou gel de silice poreux dans la colonne quand le courant passe à travers et entre les particules. Pour maintenir assez petits les rapports entre les matières solides dans le courant de déchets radio-actifs et le verre ou gel de silice poreux de manière à maintenir l'action de filtration tandis que les matières solides s'accumulent sur les particules poreuses de verre ou gel de silice, on peut ajouter à la colonne des particules poreuses fraîches de verre ou gel de silice. change ions. First, the diluted stream of radioactive waste is passed through the column and the radioactive cations in solution are replaced by cation exchange with the cations of alkali metal, group Ib metal and / or ammonium present in the glass or porous silica gel, to chemically bind the radioactive cations to the glass or to the silica gel. If the diluted stream of radioactive waste is to be reused as the primary coolant, it is conventional to add lithium ions as a corrosion inhibitor. Consequently, it may be advantageous to use a porous silica glass or gel having oxy-lithium groups bonded to silicon so that lithium ions (which do not become radioactive as do sodium dions) are released into the coolant stream while the radioactive cations are removed. In addition, the radioactive solids dispersed in the dilute stream of radioactive waste can be separated by mechanical filtration on the porous glass or silica gel particles in the column when the stream passes through and between the particles. To keep the ratios of the solids in the radioactive waste stream to the porous glass or silica gel small enough to maintain the filtration action as the solids accumulate on the porous glass particles or silica gel, fresh porous glass particles or silica gel can be added to the column.

Une fois que la capacité d'échange d'ions de la colonne a été épuisée par le courant dilué de déchets radio-actifs liquides, la colonne peut être séchée et on peut ajouter dans la colonne les déchets radio-actifs liquides concentrés (contenant de l'acide borique concentré, par exemple, à une température de 100 °C). Ainsi, les pores du verre ou gel de silice poreux peuvent être remplis par les matières solides radio-actives, les cations et les anions contenus dans les déchets radio-actifs concentrés. L'acide borique en excès présent entre les particules du verre ou gel de silice poreux peut être ensuite enlevé par lavage à l'eau froide (au-dessous de 30 °C) et on peut sécher les particules pour déposer les matières solides radioactives, les cations et les anions dans les pores du verre ou gel de silice poreux en utilisant les techniques enseignées dans le brevet E.U.A. n° 4 110 096. Ensuite, la colonne peut être mise sous vide pour élimination des gaz de décomposition. Ensuite, les gaz radio-actifs peuvent être introduits dans la colonne de verre et la colonne peut être chauffée pour affaissement des pores du verre ou gel de silice poreux et pour affaissement de la colonne de verre, de manière à immobiliser et à emprisonner les cations radio-activs fixés par échange, les matières solides radio-actives sur l'extérieur des particules poreuses de verre ou gel de silice, les matières solides, les anions et/ou les cations radio-actifs déposés dans les pores du verre ou gel de silice poreux et le gaz radio-actif contenu dans la colonne de verre. Des différences de pression appropriées peuvent être utilisées pour faciliter l'affaissement de la colonne de verre. On peut continuer le chauffage de manière que les particules poreuses de verre ou de gel de silice se collent les unes aux autres pour emprisonner encore les matières solides radio-ac-tives interstitielles entre les particules. Au refroidissement, il en résulte une matière solide très durable qui contient très efficacement les déchets radio-actifs introduits dans la colonne de verre. Once the ion exchange capacity of the column has been exhausted by the dilute stream of liquid radioactive waste, the column can be dried and the concentrated liquid radioactive waste (containing liquid) can be added to the column. concentrated boric acid, for example, at a temperature of 100 ° C). Thus, the pores of the glass or porous silica gel can be filled with radioactive solid materials, cations and anions contained in concentrated radioactive waste. The excess boric acid present between the particles of the glass or porous silica gel can then be removed by washing with cold water (below 30 ° C.) and the particles can be dried to deposit the radioactive solids, cations and anions in glass pores or porous silica gel using the techniques taught in the EUA patent n ° 4 110 096. Then, the column can be evacuated to remove the decomposition gases. Then, the radioactive gases can be introduced into the glass column and the column can be heated to collapse the glass pores or porous silica gel and to collapse the glass column, so as to immobilize and trap the cations radioactive activated by exchange, the radioactive solid matter on the outside of the porous particles of glass or silica gel, the solid matter, the anions and / or the radioactive cations deposited in the pores of the glass or gel of porous silica and the radioactive gas contained in the glass column. Appropriate pressure differences can be used to facilitate collapse of the glass column. Heating can be continued so that the porous glass or silica gel particles stick to each other to further trap the radioactive interstitial solids between the particles. On cooling, this results in a very durable solid material which very effectively contains the radioactive waste introduced into the glass column.

Comme certains des courants des réacteurs nucléaires peuvent être basiques, certeins éléments dans les déchets ra-dio-actifs sont présents sous la forme d'anions, par exemple des anions de chrome, de molybdène, de praséodyme et de cé-rium, qui évidemment doivent être immobilisés aussi. Une façon d'effectuer cela consiste à faire passer le courant basique de déchets radio-actifs à travers une colonne de résine échan-geuse d'ions ordinaire. La colonne est régénérée avec une base non-radio-active, par exemple de l'hydroxyde d'ammonium. L'effluent de cette régénération contient une assez forte concentration d'éléments radio-actifs et on le concentre par ébullition dans une chaudière pour obtenir un volume réduit de 5 déchets radio-actifs basiques. Quand les déchets radio-actifs basiques concentrés dans le fond de la chaudière sont acidifiés dans des conditions réductrices, certains des anions, par exemple ceux de Cr, Mo, Ce et Pr devienennt des cations qui peuvent être soumis à un échange d'ions et enlevés par les co-io lonnes de verre poreux mentionnées ci-dessus. La matière restant au fond de la chaudière est appelée la solution concentrée ou le raffinat qui reste après concentration de la solution par ébullition, et peut contenir des matières solides. Cette matière peut être tassée moléculairement dans le verre poreux pour 15 devenir un produit solide très durable contenant des déchets. Since some of the nuclear reactor currents can be basic, some elements in the radioactive waste are present in the form of anions, for example chromium, molybdenum, praseodymium and cerium anions, which obviously must be immobilized too. One way to do this is to pass the basic stream of radioactive waste through a column of ordinary ion exchange resin. The column is regenerated with a non-radioactive base, for example ammonium hydroxide. The effluent from this regeneration contains a fairly high concentration of radioactive elements and is concentrated by boiling in a boiler to obtain a reduced volume of 5 basic radioactive waste. When the basic radioactive waste concentrated in the bottom of the boiler is acidified under reducing conditions, some of the anions, for example those of Cr, Mo, Ce and Pr become cations which can be subjected to an ion exchange and removed by the porous glass co-columns mentioned above. The material remaining at the bottom of the boiler is called the concentrated solution or raffinate which remains after the solution has been boiled, and may contain solids. This material can be molecularly packed into the porous glass to become a very durable solid product containing waste.

Il existe de nombreux autres résidus industriels devant être éliminés de courants résiduaires qui, bien que non-radio-ac-tifs sont très toxiques pour les êtres humains. Par exemple, il a été donné beaucoup de publicité au fait que des masses d'eau 20 ont été contaminées dans le passé par le mercure, le cadmium, le thallium, le plomb, d'autres métaux lourds, des insecticides et des poisons organiques. Souvent, la concentration de ces substances toxiques dans les courants résiduaires est très faible, ce qui pose le problème consistant à traiter des volumes 25 importants d'eau contenant de petites quantités de substances toxiques. Néanmoins, dans l'ensemble, de grandes quantités de ces impuretés entrent en fait dans l'écosphère. La présente invention peut être utilisée pour purifier ces courants résiduaires. There are many other industrial residues to be removed from waste streams which, although non-radioactive, are very toxic to humans. For example, much publicity has been given to the fact that bodies of water have been contaminated in the past with mercury, cadmium, thallium, lead, other heavy metals, insecticides and organic poisons. . Often the concentration of these toxic substances in the waste streams is very low, which poses the problem of treating large volumes of water containing small amounts of toxic substances. However, overall, large amounts of these impurities actually enter the ecosphere. The present invention can be used to purify these waste streams.

30 La présente invention peut être utilisée pour concentrer et immobiliser des cations radio-actifs dans le verre pour une période de stockage extrêmement longue. Par exemple, le verre de silicate fritté chargé de matières solides radio-actives peut être emballé de manière appropriée dans des récipients, et en-35 foui sous la surface de la terre ou en mer. En variante, la radio-activité du produit verre fritté contenant les matières solides radio-actives peut être utilisée dans des dispositifs ou instruments appropriés pour diverses applications, comme pour détruire des microorganismes, par exemple dans la conserva-40 tion des aliments, ou pour stériliser des eaux d'égoût ou dans toute autre application où la radio-activité peut être utilement employée. The present invention can be used to concentrate and immobilize radioactive cations in the glass for an extremely long storage period. For example, sintered silicate glass loaded with radioactive solids can be suitably packaged in containers, and disposed of beneath the surface of the earth or at sea. Alternatively, the radioactivity of the glass product sintered container containing radioactive solids can be used in devices or instruments suitable for various applications, such as for destroying microorganisms, for example in food preservation, or for sterilizing sewage or any other application where radioactivity can be usefully used.

Un intervalle typique de teneur en matières solides radioactives des produits de verre selon la présente invention résul-45 tant du traitement de déchets d'un bas niveau de radio-acti-vité est d'environ 1 ppb à 20 000 ppm du produit de verre. La teneur en matières solides radio-actives de produits de verre résultant du traitement de déchets d'un niveau élevé de radioactivité peut aller jusqu'à environ 30% en poids ou plus, par so exemple est comprise entre environ 2% en poids et environ 30% en poids. Les produits de verre selon la présente invention qui doivent être utilisés comme sources radio-actives peuvent avoir des teneurs en matières solides comprises dans les intervalles mentionnés ci-dessus. A typical range of radioactive solids content of the glass products according to the present invention resulting from the treatment of low level radioactive waste is about 1 ppb to 20,000 ppm of the glass product . The content of radioactive solids in glass products resulting from the treatment of waste with a high level of radioactivity can be up to about 30% by weight or more, for example is between about 2% by weight and about 30% by weight. The glass products according to the present invention which are to be used as radioactive sources can have solids contents within the ranges mentioned above.

55 En général, les articles de verre selon la présente invention comprennent une première portion de verre non-poreux et une deuxième portion de verre nou-poreux entourant la première portion. La première portion contient des matières radio-actives emprisonnées et immobilisées et la deuxième por-60 tion contient d'autres matières radio-actives emprisonnées et immobilisées. Les matières radio-actives dans l'une de ces portions sont dérivées de matières radio-actives qui étaient so-lubles dans une solution de déchets nucléaires (déchets radioactifs) et les matières radio-actives dans l'autre portion sont 65 dérivées de matières radio-actives qui étaient insolubles dans cette solution de déchets nucléaires. Par exemple, les matières radio-actives dans la première portion sont dérivées de matières qui étaient insolubles dans les déchets radio-actifs. In general, the glass articles according to the present invention comprise a first portion of non-porous glass and a second portion of non-porous glass surrounding the first portion. The first portion contains trapped and immobilized radioactive materials and the second portion contains other trapped and immobilized radioactive materials. The radioactive materials in one of these portions are derived from radioactive materials that were soluble in a nuclear waste solution (radioactive waste) and the radioactive materials in the other portion are derived from 65 radioactive materials that were insoluble in this nuclear waste solution. For example, the radioactive materials in the first portion are derived from materials that were insoluble in radioactive waste.

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Comme autre exemple, la matière radio-active dans la première protion est dérivée des matières radio-actives qui étaient solubles dans les déchets radio-actifs. As another example, the radioactive material in the first protion is derived from radioactive materials which were soluble in radioactive waste.

De plus, les articles de verre selon la présente invention peuvent comprendre une troisième portion de verre non-po-reux qui entoure la deuxième portion, et la troisième portion est exempte de matières radio-actives. Les matières radio-acti-ves dans les nouveaux articles de verre sont décrites ci-dessus. Egalement, les matières radio-actives insolubles peuvent être des précipités métalliques de la famille des métaux du groupe du platine. L'article de verre peut être de forme cylindrique, en forme de ruban ou de toute autre forme désirée. In addition, the glassware according to the present invention may include a third portion of non-porous glass which surrounds the second portion, and the third portion is free of radioactive materials. The radioactive materials in the new glassware are described above. Also, the insoluble radioactive materials can be metallic precipitates from the family of platinum group metals. The glass article may be cylindrical, ribbon-shaped or any other desired shape.

Les exemples non-limitatifs siuvants montreront bien comment l'invention peut être mise en œuvre. Sauf spécification contraire, toutes les solutions sont des solutions aqueuses. L'«hydroxyde d'ammonium aqueux» ou le «NH4OH» utilisé dans les exemples contient environ 28% de NH3, ppm veut dire parties par million de parties de solution, ppb veut dire parties par billion de parties de solution, ppt veut dire parties par trillion de parties de solution, toutes les parties et tous les pourcentages sont en poids et toutes les températures sont données en °C. Pour des raisons de sécurité, toutes les solutions de déchets radio-actifs simulées utilisées dans les exemples étaient en réalité non-radio-actives; toutefois, des solutions radio-actives du même type peuvent leur être substituées et concentrées et encapsulées conformément aux exemples suivants. The following non-limiting examples will clearly show how the invention can be implemented. Unless otherwise specified, all solutions are aqueous solutions. The "aqueous ammonium hydroxide" or "NH4OH" used in the examples contains about 28% NH3, ppm means parts per million parts of solution, ppb means parts per trillion parts of solution, ppt means parts per trillion parts of solution, all parts and percentages are by weight and all temperatures are given in ° C. For security reasons, all of the simulated radioactive waste solutions used in the examples were actually non-radioactive; however, radioactive solutions of the same type can be substituted for them and concentrated and encapsulated in accordance with the following examples.

Exemple 1 Example 1

Préparation de particules et de tubes de verre Preparation of particles and glass tubes

A. On forme un verre fondu dans un creuset en platine à 1400 °C à partir de sable, d'acide borique, de carbonate de sodium et de carbonate de potassium, le verre ayant une composition nominale de 3,5 moles pour cent de Na20,3,5 moles pour cent de K20,33 moles pour dent de B203 et 60 moles pour cent de Si02. Le verre fondu est tiré verticalement et solidifié en baguettes cylindriques ayant un diamètre d'environ 0,8 cm et une longueur d'environ 100 cm qui sont ensuite broyées dans un cylindre en acier inoxydable avec une barre en acier inoxydable. On tamise la poudre résultante et la fraction comprise entre des tamis de 0,5 et de 0,105 mm d'ouverture de maille est choisie pour utilisation dans certains des exemples suivants. A. A molten glass is formed in a platinum crucible at 1400 ° C from sand, boric acid, sodium carbonate and potassium carbonate, the glass having a nominal composition of 3.5 mole percent of Na20.3.5 moles percent K20.33 moles per tooth of B203 and 60 moles percent of Si02. The molten glass is drawn vertically and solidified into cylindrical rods having a diameter of about 0.8 cm and a length of about 100 cm which are then ground in a stainless steel cylinder with a stainless steel bar. The resulting powder is sieved and the fraction between sieves of 0.5 and 0.105 mm mesh size is chosen for use in some of the following examples.

B. On forme des tubes en tirant le verre décrit ci-dessus et en appliquant une petite pression interne. On forme des tubes qui sont scellés à une extrémité en supprimant la pression interne durant l'opération de tirage. On forme des tubes ouverts aux deux extrémités en maintenant la pression interne durant toute l'opération d'étirage et de coupe. Les tubes sont formés avec un diamètre extérieur d'environ 1 cm et une épaisseur de paroi d'environ 0,15 cm et sont coupés à environ 5 cm de longueur. B. Tubes are formed by pulling the glass described above and applying a small internal pressure. Tubes are formed which are sealed at one end by removing internal pressure during the pulling operation. Tubes open at both ends are formed while maintaining internal pressure during the entire stretching and cutting operation. The tubes are formed with an outside diameter of about 1 cm and a wall thickness of about 0.15 cm and are cut to about 5 cm in length.

Exemple 2 Example 2

Préparation de tubes de verre poreux Preparation of porous glass tubes

Un tube de verre de base ayant une extrémité scellée et une extrémité ouverte est préparé comme décrit dans l'exemple IB. Le tube est ensuite traité thermiquement dans un four électrique à 550 °C pendant 110 minutes pour provoquer une séparation de phases appropriée. Le tube après le traitement thermique est recuit par refroidissement lent à la température ambiante et est lessivé pour formation d'un tube poreux par immersion dans une solution 3N de HCl saturée de NH4C1 à 95 °C pendant deux jours. Le tube poreux est ensuite plongé dans de l'eau chaude pendant un jour pour lavage du résidu de l'opération de lessivage et il est ensuite maintenu dans un dessicateur jusqu'à ce que les pores soient secs, par élimination de l'eau de lavage. Le tuve de verre poreux résultant a une composition nominale de 5 moles pour cent de B203 ayant des pores en communication mutuelle et une surface interne d'environ 100 m2/g. La surface du tube de verre poreux résultant est saturée de groupes =SiOH. A base glass tube having a sealed end and an open end is prepared as described in Example IB. The tube is then heat treated in an electric oven at 550 ° C for 110 minutes to cause proper phase separation. The tube after the heat treatment is annealed by slow cooling to room temperature and is leached to form a porous tube by immersion in a 3N HCl solution saturated with NH4Cl at 95 ° C for two days. The porous tube is then immersed in hot water for one day to wash the residue from the leaching operation and it is then kept in a desiccator until the pores are dry, by removing the water from it. washing. The resulting porous glass tuve has a nominal composition of 5 mole percent of B203 having pores in mutual communication and an internal surface of approximately 100 m2 / g. The surface of the resulting porous glass tube is saturated with groups = SiOH.

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Exemple 3 Préparation d'une poudre de verre poreux Example 3 Preparation of a Porous Glass Powder

On prépare des baguettes de verre comme décrit dans l'exemple IA. Avant broyage des baguettes de verre, on les io traite thermiquement à 550 °C pendant 110 minutes et ensuite on les broie pour former de la poudre de verre. On tamise ensuite la poudre de verre et la fraction passant à travers un tamis de 0,5 mm d'ouverture de maille, mais pas à travers un tamis de 0,105 mm, est lessivée dans une solution 3N de HCl à 15 95 °C environ pendant six heures environ. La poudre de verre est lavée avec de l'eau désionisée pendant 24 heures environ à 25 °C environ. La poudre de verre poreux résultante a une composition nominale de 95 moles pour cent de Si02,5 moles pour cent de B203, a des pores en communication mutuelle et 20 a une surface interne d'environ 100 m2/g. La surface du verre résultant est saturée de groupes SiOH. La poudre de verre poreux est séchée dans un bêcher sur une plaque chaude à 150 °C environ. Glass rods are prepared as described in Example IA. Before grinding the glass rods, they are heat treated at 550 ° C for 110 minutes and then they are ground to form glass powder. The glass powder is then sieved and the fraction passing through a sieve of 0.5 mm mesh size, but not through a sieve of 0.105 mm, is leached in a 3N solution of HCl at approximately 95 ° C. for about six hours. The glass powder is washed with deionized water for approximately 24 hours at approximately 25 ° C. The resulting porous glass powder has a nominal composition of 95 mole percent Si02.5 mole percent B203, has pores in mutual communication and has an internal surface of about 100 m2 / g. The surface of the resulting glass is saturated with SiOH groups. The porous glass powder is dried in a beaker on a hot plate at about 150 ° C.

25 Exemple 4 25 Example 4

Utilisation d'un tube de verre poreux pouer concentration et en-capsulation Use of a porous glass tube to concentrate and encapsulate

Un tube de verre poreux sec ayant une extrémité ouverte et une extrémité fermée, préparé comme décrit dans l'exemple 30 2, est imprégné d'une solution contenant du CsN03 dissous et des particules de A1203 simulant un fluide de déchets nucléaires. La solution de CsN03 contient 67 g de CsN03 (qui pourrait être radio-actif) dissous dans 23 cm3 d'eau à 100 °C et 10 g de A1203 représentant des matières solides en suspension 35 (qui pourraient être contaminées par des isotopes radio-ac-tifs). L'intérieur du tube est rempli de la solution de dopant et on laisse la solution pénétrer dans les pores. On laisse une partie de la solution présente dans le tube passer à travers les parois du tube vers l'extérieur du tube et on la recueille pour uti-4o lisation dans d'autres tubes. On continue cela jusqu'à ce que l'intérieur du tube soit sensiblement vide de la solution. Les particules solides de A1203 en suspension dans la solution, toutefois, étant bien plus grosses que les pores des parois du tube, sont retenues dans l'intérieur du tube. De plus, la solu-45 tion contenant le CsN03 dissous remplit les pores des parois du tube de verre. Le tube poreux chargé résultant est ensuite plongé dans du méthanol à 0 °C de manière que le CsN03 dissous dans la solution présente dans les pores précipite dans les pores. Les surfaces intérieures et extérieures du tube chargé so sont trempées dans du méthanol propre à 0 °C pendant 24 heures, tandis qu'on change souvent le méthanol, et il en résulte des couches minces sur les surfaces tant extérieures qu'intérieures du tube dans lesquelles la concentration du CsN03 précipité est inférieure à la concentration de CsN03 55 précipité plus profondément dans le verre. (C'est-à-dire que les couches ou régions superficielles intérieures et extérieures contiennent environ un quinzième de la concentration de CsN03 des régions situées plus profondément dans la paroi du tube). A dry porous glass tube having an open end and a closed end, prepared as described in Example 30 2, is impregnated with a solution containing dissolved CsN03 and particles of A1203 simulating a nuclear waste fluid. The CsN03 solution contains 67 g of CsN03 (which could be radioactive) dissolved in 23 cm3 of water at 100 ° C and 10 g of A1203 representing suspended solids (which could be contaminated with radioactive isotopes. active). The inside of the tube is filled with the dopant solution and the solution is allowed to penetrate the pores. Part of the solution in the tube is allowed to pass through the walls of the tube to the outside of the tube and is collected for use in other tubes. This is continued until the interior of the tube is substantially empty of the solution. The solid particles of A1203 suspended in the solution, however, being much larger than the pores of the walls of the tube, are retained in the interior of the tube. In addition, the solution containing the dissolved CsN03 fills the pores of the walls of the glass tube. The resulting charged porous tube is then immersed in methanol at 0 ° C so that the CsNO3 dissolved in the solution present in the pores precipitates in the pores. The interior and exterior surfaces of the loaded tube so are soaked in clean methanol at 0 ° C for 24 hours, while methanol is often changed, resulting in thin layers on both the exterior and interior surfaces of the tube in which the concentration of precipitated CsN03 is lower than the concentration of precipitated CsN03 55 deeper in the glass. (That is, the inner and outer surface layers or regions contain about one-fifteenth of the concentration of CsN03 from the regions deeper in the wall of the tube).

«o Le tube poreux est ensuite enlevé du bain de méthanol à 0 °C et placé dans le tube de verre de silice fondue, sensiblement non-poreux, de plus grand diamètre (3,5 cm) ayant une extrémité ouverte et est séché sous vide à 0 °C pendant 24 heures. On laisse ensuite le tube de verre de silice fondue contenant le tube poreux chargé se réchauffer sous vide à la température ambiante et on le place ensuite dans un four dans lequel il est chauffé lentement à 15 °C/h à 625 °C. Cette période de chauffage permet aux pores du verre de sécher encore. Le "O The porous tube is then removed from the methanol bath at 0 ° C and placed in the molten silica glass tube, substantially non-porous, of larger diameter (3.5 cm) having an open end and is dried under vacuum at 0 ° C for 24 hours. The molten silica glass tube containing the charged porous tube is then allowed to warm under vacuum to room temperature and then placed in an oven in which it is slowly heated to 15 ° C / h at 625 ° C. This heating period allows the pores of the glass to dry further. The

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tube poreux chargé à l'intérieur du tube non-poreux est maintenu à 625 C pendant 16 heures pour assurer que tout le CsN03 soit décomposé et que les oxydes d'azote résultants soient chassés en laissant Cs02.0n le chauffe ensuite à 875 °C toujours sous vide de manière à fondre les pores et à fritter la structure vitreuse du tube de verre poreux, le transformant ainsi en un tube de verre sensiblement non-poreux avec le césium (Cs20) emprisonné comme partie de la structure du verre. La matière solide (A1203) reste déposée sur le tube intérieur. On place le tube horizontalement sur un bloc de graphite dans un four tubulaire en matière céramique avec un autre bloc de graphite reposant sur lui. On le chauffe à 1350 C environ et le tube s'affaisse sous le poids du bloc de graphite supérieur, causant la fusion et le scellement ensemble des surfaces intérieures du tube, immobilisant ainsi et encapsulant à la fois le Cs20 provenant du CsN03 initialement dissous et les particules solides de A1203 initialement dispersées. porous tube loaded inside the non-porous tube is kept at 625 C for 16 hours to ensure that all of the CsN03 is decomposed and that the resulting nitrogen oxides are expelled leaving Cs02.0n then heated to 875 ° C always under vacuum so as to melt the pores and sinter the glass structure of the porous glass tube, thus transforming it into a substantially non-porous glass tube with the cesium (Cs20) trapped as part of the glass structure. The solid material (A1203) remains deposited on the inner tube. The tube is placed horizontally on a graphite block in a tubular ceramic furnace with another graphite block resting on it. It is heated to about 1350 C and the tube collapses under the weight of the upper graphite block, causing the inner surfaces of the tube to melt and seal together, thereby immobilizing and encapsulating both the Cs20 from the initially dissolved CsN03 and the solid particles of A1203 initially dispersed.

Exemple 5 Example 5

Utilisation d'une poudre poreuse dans un tube non-poreux pour encapsulation Use of a porous powder in a non-porous tube for encapsulation

Une solution aqueuse non-radio-active simulant un courant de déchets radio-actifs prévisible pour une installation existante de retraitement de combustible nucléaire usé et contenant 3,06 g de Fe(N03)3-9H20,1,68 g de Ce(N03)3-6H20, 0,78 g de La(N03)3-6H20,0,78 g de CsN03,3,88 g de Nd(N03).5H20,2,72 g de Zr(N03)4,0,42 g de Sr(N03)2, 0,34 g de Y(N03)3-5H20 et 5 cm3 d'eau, avec tous les éléments en solution sauf Zr(N03)4 qui est présent sous la forme d'un précipité, est versée dans un bêcher de 50 cm3 qui contient 5 g de poudre de verre poreux préparée comme décrit dans l'exemple 3. On décante la solution en excès et on chauffe le bêcher à 200 °C sur une plaque chaude pour sécher la poudre de verre et déposer les nitrates dissous dans les pores de la poudre de verre et le Zr(N03)4 non-dissous sur les surfaces extérieures de la poudre de verre. La poudre de verre chargée est placée ensuite dans un tube de verre Vycor (Corning 743170-4381) ayant une composition nominale de 96% de Si02 et 4% de B203, un diamètre intérieur de 7 mm, un diamètre extérieur de 9 mm et une longueur de 50 cm. Le tube est scellé à une extrémité et est relié à une pompe à vide. Le tube contenant la poudre de verre poreux chargée est ensuite introduit dans un four à la température ambiante sous vide et chauffé à 15 °C/h à 600 °C pour évaporation de toute eau ou de toutes autres matières volatiles restantes et pour décomposition des nitrates présents en l'oxyde de métal correspondant et en oxydes d'azote et pour expulsion des oxydes d'azote. Après maintien à 600 °C pendant 24 heures, on transfère le tube dans un deuxième four capable de fournir des températures plus élevées. Lors du transfert d'un four à l'autre, la température tombe à 530 °C. A non-radioactive aqueous solution simulating a foreseeable radioactive waste stream for an existing spent nuclear fuel reprocessing installation and containing 3.06 g of Fe (N03) 3-9H20.1.68 g of Ce (N03 ) 3-6H20, 0.78 g of La (NO3) 3-6H20.0.78 g of CsN03.3.88 g of Nd (N03). 5H20.2.72 g of Zr (N03) 4.0, 42 g of Sr (N03) 2, 0.34 g of Y (N03) 3-5H20 and 5 cm3 of water, with all the elements in solution except Zr (N03) 4 which is present in the form of a precipitate , is poured into a 50 cm3 beaker which contains 5 g of porous glass powder prepared as described in Example 3. The excess solution is decanted and the beaker is heated to 200 ° C. on a hot plate to dry the powder of glass and deposit the dissolved nitrates in the pores of the glass powder and the undissolved Zr (N03) 4 on the exterior surfaces of the glass powder. The charged glass powder is then placed in a Vycor glass tube (Corning 743170-4381) having a nominal composition of 96% Si02 and 4% B203, an internal diameter of 7 mm, an external diameter of 9 mm and a length of 50 cm. The tube is sealed at one end and is connected to a vacuum pump. The tube containing the charged porous glass powder is then introduced into an oven at room temperature under vacuum and heated to 15 ° C / h at 600 ° C for evaporation of any remaining water or any other volatile matter and for decomposition of nitrates. present in the corresponding metal oxide and in nitrogen oxides and for expulsion of nitrogen oxides. After maintaining at 600 ° C for 24 hours, the tube is transferred to a second oven capable of providing higher temperatures. When transferred from one oven to another, the temperature drops to 530 ° C.

La température dans le deuxième four est portée progressivement de 530 °C à 1340 °C en une période de trois heures et 25 minutes. On enlève le tube et on trouve qu'il s'est affaissé au-dessus du niveau de la poudre de verre imprégnée de la solution de déchets nucléaires simulée. Cela s'est produit parce que le four avait un gradient de température trop important et parce qu'on a introduit le tube trop loin. Néanmoins, le produit final est un tube partiellement affaissé renfermant complètement la poudre de verre sans craquelures présentes dans le tube. Les portions inférieures non-affaissée du tube contiennent le verre imprégné dont une partie est une poudre meuble, une partie a fondu en formant des blocs et une partie a fondu et s'est collée aux parois intérieures du tube. Il n'y a pas de ruptures dans les parois du tube et aucune contrainte des parois du tube n'est observée sous des lames de Polaroid croisées. Le produit résultant encapsule efficacement les oxydes de métaux résultant des nitrates de métaux présents dans le courant de déchets nucléaires simulés initial et les isole de l'environnement. The temperature in the second oven is gradually increased from 530 ° C to 1340 ° C over a period of three hours and 25 minutes. The tube is removed and found to have collapsed above the level of glass powder impregnated with the simulated nuclear waste solution. This happened because the oven had too large a temperature gradient and because the tube was inserted too far. However, the end product is a partially collapsed tube that completely encloses the glass powder without cracks in the tube. The non-collapsed lower portions of the tube contain the impregnated glass, part of which is loose powder, part of which melted into blocks and part of which melted and stuck to the interior walls of the tube. There are no ruptures in the walls of the tube and no stress on the walls of the tube is observed under crossed Polaroid slides. The resulting product effectively encapsulates the metal oxides resulting from the metal nitrates present in the initial simulated nuclear waste stream and isolates them from the environment.

Exemple 6 Example 6

5 Encapsulation de déchets nucléaires calcinés dans un tube en verre Vycor pour enfouissement 5 Encapsulation of calcined nuclear waste in a Vycor glass tube for burial

Une quantité d'environ 1,5 cm3 d'une solution aqueuse non-radio-active simulant un courant de déchets radio-actifs prévisible pour une installation de retraitement de combusti-io ble nucléaire usé et telle que décrite dans l'exemple 5 est placée dans un tube en verre Vycor de 50 cm de longueur qui est aussi tel que décrit dans l'exemple 5. La solution comprend des nitrates dissous ainsi que Zr(N03)4 précipité comme décrit dans l'exemple 5. On n'ajoute pas de poudre de verre. Le tube 15 est relié à une pompe à vide par un tuyau flexible en caoutchouc. Pour éviter un bouillonnement excessif, le tube est placé dans un bain de glace à 0 °C et pompé toute une nuit pour séchage de son contenu. Le lendemain, la température du tube est de 28 °C et la pression intérieure est de 20 torrs. 20 On transfère le tube dans un four dans lequel il est chauffé sous vide conformément au programme de chauffage indiqué dans le Tableau 1 ci-dessous. An amount of approximately 1.5 cm 3 of a non-radioactive aqueous solution simulating a stream of radioactive waste predictable for a facility for reprocessing spent nuclear fuel and as described in Example 5 is placed in a Vycor glass tube 50 cm in length which is also as described in Example 5. The solution comprises dissolved nitrates as well as Zr (N03) 4 precipitated as described in Example 5. No addition is made no glass powder. The tube 15 is connected to a vacuum pump by a flexible rubber hose. To avoid excessive bubbling, the tube is placed in an ice bath at 0 ° C and pumped overnight to dry its contents. The next day, the temperature of the tube is 28 ° C and the internal pressure is 20 torr. The tube is transferred to an oven in which it is heated under vacuum in accordance with the heating program indicated in Table 1 below.

Tableau 1 Table 1

25 Temps 25 Times

Température, Temperature,

Pression Pressure

(heures: minutes) (hours: minutes)

°C ° C

Pa Pa

12:45 12:45

70 70

18,3 18.3

13:40 1:40 p.m.

80 80

5,3 5.3

30 13:50 30 13:50

130 130

16,7 16.7

14:05 14:05

155 155

6,7 6.7

14:25 2:25 p.m.

190 190

10,5 10.5

14:50 2:50 p.m.

190 190

3,3 3.3

15:15 15:15

290 290

6,7 6.7

35 15:30 35 15:30

340 340

10,7 10.7

15:40 15:40

350 350

7,3 7.3

16:05 16:05

450 450

4,5 4.5

17:05 17:05

600 600

2,1 2.1

18:10 6:10 p.m.

850 850

2,1 2.1

40 20:00 40 20:00

1340 1340

1,9 1.9

A 20:00, après 7 heures et 15 minutes de chauffage, le tube qui s'est affaissé durant le chauffage est enlevé du four. D'après les résultats présentés dans le Tableau ci-dessus, on voit 45 que la pression maximale est observée à 12:45,13:50 et 14:25. Cela semble être dû à l'évaporation de l'eau encore dans le tube quand il est placé dans le four et semble se produire chaque fois quand on élève notablement la température. Si la température est maintenue constante comme à 13:40,14:05 et so 14:50, la pression est réduite quand la vapeur d'eau est aspirée par le vide. Un autre maximum est observé à environ 15:30, à environ 300-400 °C, qui est dû apparemment à la décomposition de nitrates pour former des oxydes d'azote. At 20:00, after 7 hours and 15 minutes of heating, the tube which has collapsed during heating is removed from the oven. From the results presented in the Table above, it can be seen that the maximum pressure is observed at 12:45, 13:50 and 14:25. This seems to be due to the evaporation of the water still in the tube when it is placed in the oven and seems to occur each time when the temperature is raised significantly. If the temperature is kept constant as at 13:40, 14:05 and so 14:50, the pressure is reduced when the water vapor is vacuumed. Another maximum is observed at around 15:30, at around 300-400 ° C, which is apparently due to the decomposition of nitrates to form nitrogen oxides.

Le produit final est un tube de verre Vycor affaissé et 55 scellé avec des déchets nucléaires simulés calcinés (c'est-à-dire les oxydes de Fe, Ce, Ha, Cs, Nd, Ba, Zr, Sr et Y) encapsulés à l'intérieur du tube affaissé et scellé. La surface du tube affaissé et scellé ne présente pas de craquelures. Quand on examine le tube sous lumière polarisée, on trouve qu'il est exempt de con-60 trainte. Le produit résultant est utilisable pour enfouissement dans le sol ou en mer et peut être emballé à cette fin avec d'autres produits similaires dans des récipients plus grands. The end product is a collapsed Vycor glass tube 55 sealed with simulated calcined nuclear waste (i.e., oxides of Fe, Ce, Ha, Cs, Nd, Ba, Zr, Sr and Y) encapsulated at the inside of the tube collapsed and sealed. There are no cracks in the surface of the collapsed and sealed tube. When we examine the tube under polarized light, we find that it is free of stress. The resulting product can be used for burial in the ground or at sea and can be packaged for this purpose with other similar products in larger containers.

Exemple 7 Example 7

65 Utilisation d'une poudre de verre non-poreux dans un tube en verre non-poreux pour encapsulation de déchets nucléaires pour enfouissement 65 Use of a non-porous glass powder in a non-porous glass tube for encapsulation of nuclear waste for burial

Du verre Pyrex (Corning 234030-510) ayant une compo Pyrex glass (Corning 234030-510) with a composition

651 956 651,956

16 16

sition nominale de 81 % de Si02,2% de A1203,13% de B203 et 4% de Na20 (ces pourcentages étant en poids) est broyé dans un cylindre d'acier inoxydable en utilisant une barre d'acier inoxydable. Le verre broyé est tamisé et la fraction qui passe à travers un tamis de 0,25 mm d'ouverture de maille et est refusée par un tamis de 0,105 mm est choisie pour utilisation. On mélange 9,5 g de la fraction choisie de poudre de verre Pyrex avec 0,5 g de poudre de verre poreux imprégnée d'un courant de déchets nucléaires simulés et séchée comme décrit dans l'exemple 5. La poudre mélangée est séchée encore dans un bêcher sur une plaque chaude à 110 °C pendant deux heures environ. Une partie de cette poudre mélangée est placée ensuite dans un tube de verre Pyrex de 50 cm de longueur ayant la composition nominale indiquée ci-dessus, un diamètre extérieur de 9 mm et un diamètre intérieur de 7 mm, de manière qu'elle forme une colonne de 10 cm de hauteur. Egalement, on ajoute à la poudre dans le tube un morceau de fil de platine de 1 cm de longueur et de 1,5 cm de diamètre. L'extrémité ouverte du tube est reliée à une pompe à vide et on place le tube dans un four dans lequel il est chauffé progressivement de 25 °C environ à 830 °C environ en environ 4 heures et 35 minutes. Le produit fini présente quelques craquelures après son enlèvement du four. Les craquelures semblent être internes et s'étendent pas jusqu'à la surface extérieure du tube de verre Pyrex affaissé. Le produit résultant encapsule efficacement la poudre de verre contenant des déchts radio-actifs simulés et le platine qui représente les métaux du groupe du platine tels que Pd, Ru et Rh qui sont couramment des matières solides dispersées dans les courants de déchets nucléaires. On peut éliminer la formation de craquelures en harmonisant plus étroitement le coefficient de dilatation thermique du tube et celui de son contenu. Le produit final peut très bien être enfoui sous terre ou en mer, de préférence avec d'autres produits du même genre et emballé dans un récipient de plus grandes dimensions pour plus de commodité. Nominal sition of 81% Si02.2% A1203.13% B203 and 4% Na20 (these percentages being by weight) is ground in a stainless steel cylinder using a stainless steel bar. The crushed glass is sieved and the fraction which passes through a sieve of 0.25 mm mesh opening and is refused by a sieve of 0.105 mm is chosen for use. 9.5 g of the selected fraction of Pyrex glass powder are mixed with 0.5 g of porous glass powder impregnated with a stream of simulated nuclear waste and dried as described in Example 5. The mixed powder is further dried in a beaker on a hot plate at 110 ° C for about two hours. Part of this mixed powder is then placed in a 50 cm long Pyrex glass tube having the nominal composition indicated above, an outside diameter of 9 mm and an inside diameter of 7 mm, so that it forms a column 10 cm high. Also, a piece of platinum wire 1 cm long and 1.5 cm in diameter is added to the powder in the tube. The open end of the tube is connected to a vacuum pump and the tube is placed in an oven in which it is gradually heated from about 25 ° C to about 830 ° C in about 4 hours and 35 minutes. The finished product shows some cracks after removal from the oven. The cracks appear to be internal and do not extend to the outside surface of the collapsed Pyrex glass tube. The resulting product effectively encapsulates glass powder containing simulated radioactive waste and platinum which represents the platinum group metals such as Pd, Ru and Rh which are commonly solid materials dispersed in nuclear waste streams. The formation of cracks can be eliminated by harmonizing more closely the coefficient of thermal expansion of the tube and that of its contents. The final product can very well be buried underground or at sea, preferably with other products of the same kind and packaged in a container of larger dimensions for more convenience.

Exemple 8 Example 8

Emprisonnement de vapeurs radio-actives dans une baguette de verre poreux Imprisonment of radioactive vapors in a porous glass rod

Le but de cet exemple est de montrer que des produits gazeux provenant des déchets nucléaires simulés qui sont chauffés dans un tube en verre peuvent être emprisonnés dans une baguette de verre poreux. 6 grammes de poudre de verre poreux préparée comme décrit dans l'exemple 3 sont mélangés dans un bêcher avec 2,76 g de CsN03,3,17 g de Cu(N03)2, 73 cm3 de H20 et 25 cm3 de NH4OH pendant 20,5 heures et lavés pendant 24 heures. La poudre de verre poreux imprégnée est séchée sur une plaque chaude à une température peu élevée (environ 200 °C pendant une heure environ). Ensuite, on place l'échantillon dans un tube en verre Pyrex identique à celui décrit dans l'exemple 9 et ayant une extrémité fermée et un rétrécissement situé à environ 11 cm de l'extrémité fermée. La poudre forme une colonne de 4 cm de hauteur dans le tube. On introduit dans le tube une baguette de verre poreux de 12,5 cm de longueur, telle que préparée dans l'exemple 1 A, ayant un diamètre légèrement inférieur à 7 mm. L'extrémité intérieure de la baguette a été réduite par meulage à une forme tronconique (qui est ensuite lavée dans une solution de HF pour libérer les pores) de manière qu'une assez bonne étan-chéité soit réalisée entre cette extrémité de la baguette et la partie rétrécie du tube. On place le tube verticalement partiellement à l'intérieur d'un four de manière que la moitié supérieure de la baguette se trouve à l'extérieur du four. On effectue le chauffage conformément au ptogramme de temps, de température et de pression indiqué dans le Tableau 2 ci-dessous. A la fin du cycle de chauffage, on enlève le tube du four. La partie inférieure du tube s'est affaissée jusqu'à 1 cm au-dessous de l'extrémité tronconique de la baguette poreuse. La protion de 5 cm de la baguette qui se trouvait à moitié à l'inté-5 rieur et à moitié à l'extérieur du four est d'une couleur légèrement jaune, ce qui indique la condensation de vapeurs de cuivre, tandis que toutes les autres parties du tube et de la baguette sont sensiblement incolores. Cela indique que la vapeur radio-active simulée, c'est-à-dire les vapeurs de cuivre, 10 s'échappant de la poudre de verre poreux imprégnée durant le chauffage ont été emprisonnées dans la portion de 5 cm environ de la baguette poreuse et n'ont pas pu quitter le tube. Le produit tube affaissé résultant enferme efficacement les déchets radio-actifs simulés dans une structure de verre ré-15 sistante. The purpose of this example is to show that gaseous products from simulated nuclear waste which are heated in a glass tube can be trapped in a porous glass rod. 6 grams of porous glass powder prepared as described in Example 3 are mixed in a beaker with 2.76 g of CsN03.3.17 g of Cu (N03) 2, 73 cm3 of H2O and 25 cm3 of NH4OH for 20 , 5 hours and washed for 24 hours. The impregnated porous glass powder is dried on a hot plate at a low temperature (approximately 200 ° C. for approximately one hour). Next, the sample is placed in a Pyrex glass tube identical to that described in Example 9 and having a closed end and a narrowing located approximately 11 cm from the closed end. The powder forms a column 4 cm high in the tube. A porous glass rod 12.5 cm in length, as prepared in Example 1 A, having a diameter slightly less than 7 mm is introduced into the tube. The inner end of the rod was reduced by grinding to a frusto-conical shape (which is then washed in an HF solution to release the pores) so that a fairly good seal is formed between this end of the rod and the narrowed part of the tube. The tube is partially placed vertically inside an oven so that the upper half of the rod is outside the oven. The heating is carried out in accordance with the time, temperature and pressure program indicated in Table 2 below. At the end of the heating cycle, the tube is removed from the oven. The lower part of the tube sagged up to 1 cm below the frustoconical end of the porous rod. The 5 cm protion of the rod, which was half inside and half outside the oven, is slightly yellow in color, which indicates the condensation of copper vapors, while all the other parts of the tube and the rod are substantially colorless. This indicates that the simulated radioactive vapor, i.e. copper vapor, escaping from the porous glass powder impregnated during heating was trapped in the approximately 5 cm portion of the porous rod and couldn't leave the tube. The resulting collapsed tube product effectively encloses the simulated radioactive waste in a resistant glass structure.

20 20

25 25

Tableau 2 Table 2

Temps Time

Température Temperature

Pression Pressure

(heures: minutes) (hours: minutes)

°C ° C

Pa Pa

2:30 2:30

20 20

0,7 0.7

2:31 2:31

95 95

2,9 2.9

2:52 2:52

95 95

2,3 2.3

3:13 3:13

95 95

1,7 1.7

3:43 3:43

150 150

1,7 1.7

4:21 4:21

260 260

3,2 3.2

9:30 9:30 am

580 580

1,1 1.1

10:20 10:20

750 750

1,6 1.6

30 30

Le maximum de pression à 2:31 est dû à l'eau qui est chassée de la poudre de verre poreux et le maximum à 4:21 est dû aux oxydes d'azote produits par la décomposition des nitrates de césium et de cuivre. The maximum pressure at 2:31 is due to the water which is expelled from the porous glass powder and the maximum at 4:21 is due to the nitrogen oxides produced by the decomposition of cesium and copper nitrates.

35 35

Exemples 9 à 13 On répète chacun des exemples 4 à 8, à ceci près qu'on utilise les nitrates radio-actifs correspondants au lieu des nitrates non-radio-actifs correspondants spécifiés dans les exemples 4 40 et 8 et que du A1203 contaminé radio-actif est utilisé à la place du A1203 non-radio-actif spécifié dans l'exemple 4. Dans chaque cas, la matière radio-active est immobilisée et encapsulée dans le produit de verre résultant. Examples 9 to 13 Each of Examples 4 to 8 is repeated, except that the corresponding radioactive nitrates are used instead of the corresponding non-radioactive nitrates specified in Examples 4 40 and 8 and that radio-contaminated A1203 -active is used in place of the non-radioactive A1203 specified in Example 4. In each case, the radioactive material is immobilized and encapsulated in the resulting glass product.

45 45

Exemple 14 Example 14

La poudre de verre poreux préparée dans l'exemple 3 est plongée ensuite dans une solution aqueuse de molarité 3,2 en-50 viron de nitrate de sodium-hydroxyde d'ammonium pendant trois jours et elle est ensuite rincée dans l'eau jusqu'à ce que le pH de l'eau de rinçage soit abaissé à 8 environ. La poudre résultante est placée ensuite dans une colonne d'échange d'ions formée du verre Vycor tel que décrit dans l'exemple 5. Un 55 fluide de refroidissement primaire radio-actif provenant d'une installation à réacteur nucléaire à eau sous pression utilisant un combustible U02 revêtu d'acier inoxydable (contenant 4,9% en poids de 235U) est passé à travers la colonne. Le fluide de refroidissement primaire a la composition indiquée so dans le Tableau 3 ci-dessous qui indique le radionuclide, la source probable, la forme probable et la concentration moyenne en microcuries par cm3. Les radionuclides cationi-ques font l'objet d'un échange d'ions avec les cations de sodium liés au silicium par des groupes oxy dans la poudre de 65 verre de silicate poreux. The porous glass powder prepared in Example 3 is then immersed in an aqueous solution of 3.2 to 50 molarity of sodium nitrate-ammonium hydroxide for three days and it is then rinsed in water until until the pH of the rinse water is lowered to around 8. The resulting powder is then placed in an ion exchange column formed from Vycor glass as described in Example 5. A 55 primary radioactive cooling fluid from a pressurized water nuclear reactor installation using U02 fuel coated with stainless steel (containing 4.9% by weight of 235U) is passed through the column. The primary coolant has the composition indicated so in Table 3 below which indicates the radionuclide, the probable source, the probable form and the average concentration of microcuries per cm3. The cationic radionuclides are the subject of an ion exchange with the sodium cations linked to silicon by oxy groups in the powder of 65 porous silicate glass.

17 17

651 956 651,956

Tableau 3 Table 3

Radionuclide Radionuclide

Source Source

Forme ^ Form ^

Concentration moyenne Average concentration

Concentration moyenne Average concentration

probable probable probable probable

((iCi/cm3) ((iCi / cm3)

(ppb) (3) (ppb) (3)

3h 3h

(1), (2) (1), (2)

Eau, Gaz Water, Gas

2,4 2.4

0,249 0.249

14c 14c

1,2 xlO-5 1.2 x 10 -5

2,69 xlO-3 2.69 xlO-3

24N3 24N3

(1) (1)

Cation Cation

1,9 xlO-2 1.9 xlO-2

2,18 x 10-« 2.18 x 10- "

32P 32P

3,3 x 10"5 3.3 x 10 "5

1,16 xlO-8 1.16 xlO-8

35s 35s

3 x IO-6 3 x IO-6

7,08 x IO"8 7.08 x IO "8

51Cr 51Cr

(1) (1)

Anion Anion

3,7 x 10-4 3.7 x 10-4

4,02 x 10-6 4.02 x 10-6

54Mn 54Mn

(1) (1)

Cation, s Cation, s

2,7 x 1(H 2.7 x 1 (H

3,38 x IO"5 3.38 x IO "5

55Fe 55Fe

(1) (1)

Cation, s Cation, s

1,9 x 10"4 1.9 x 10 "4

7,6 x IO-5 7.6 x IO-5

59Fe 59Fe

(1) (1)

Cation, s Cation, s

1,0 xlO"5 1.0 x 10.5

2,03 x IO"7 2.03 x IO "7

57Co 57Co

(1) (1)

Cation, s Cation, s

1,2 xlO"6 1.2 x 10 "6

1,42 xlO"7 1.42 x 10 "7

58co 58co

(1) (1)

Cation, s Cation, s

4,7 x 10-4 4.7 x 10-4

1,48 x IO"5 1.48 x IO "5

60co 60co

(1) (1)

Cation, s Cation, s

7,7 x 10-5 7.7 x 10-5

6,81 x IO"5 6.81 x IO "5

63 Ni 63 Ni

(1) (1)

Cation, s Cation, s

8,0 x IO"6 8.0 x IO "6

1,30x10-4 1.30x10-4

64Cu 64Cu

(1) (1)

Cation, anion, s Cation, anion, s

5,4x10-4 5.4x10-4

1,41 x 10-7 1.41 x 10-7

89Sr 89Sr

(2) (2)

Cation Cation

2,8 x 10-6 2.8 x 10-6

9,93 x IO"8 9.93 x IO "8

90Sr 90Sr

(2) (2)

Cation Cation

4 xlO"7 4 x 10 "7

2,84x10"« 2.84x10 ""

91Sr 91Sr

(2) (2)

Cation Cation

9,8 x 10~5 9.8 x 10 ~ 5

2,76 x IO"8 2.76 x IO "8

90y 90y

(2) (2)

s s

91y 91y

(2) (2)

s s

92y 92y

(2) (2)

s s

95zr 95zr

(1)> (2) (1)> (2)

s s

1,7 xlO"5 1.7 x 10.5 "

8,06 x IO"7 8.06 x IO "7

95NÒ 95NÒ

(1), (2) (1), (2)

s s

1,9 x 10"5 1.9 x 10 "5

4,83 x IO"7 4.83 x IO "7

99mo 99mo

(1), (2) (1), (2)

Anion Anion

1,2x10-4 1.2x10-4

2,54 xlO"7 2.54 x 10 "7

103Ru 103Ru

(2) (2)

s s

0 0

106Ru 106Ru

(2) (2)

s s

0 0

122sb 122sb

(1) (1)

s s

1,0 x IO"4 1.0 x IO "4

2,62 xlO"7 2.62 x 10 "7

124Sb 124Sb

(1) (1)

s s

2,0 x 10~S 2.0 x 10 ~ S

1,16 x 10-« 1.16 x 10- "

132Te 132Te

(2) (2)

Anion, s Anion, s

131, 131,

(2) (2)

Anion Anion

4,6xl0-s 4.6xl0-s

3,71 x 10"6 3.71 x 10 "6

132, 132,

(2) (2)

Anion Anion

133, 133,

(2) (2)

Anion Anion

6,2x10-4 6.2x10-4

5,5 x 10"7 5.5 x 10 "7

135, 135,

(2) (2)

Anion Anion

9 xlO"4 9 x 10 "4

2,60 x 10"7 2.60 x 10 "7

134Cs 134Cs

(2) (2)

Cation Cation

4,7 x 10"7 4.7 x 10 "7

3,62 xlO"7 3.62 xlO "7

136Cs 136Cs

(2) (2)

Cation Cation

0 0

137Cs 137Cs

(2) (2)

Cation Cation

1,1x10-« 1.1x10- "

1,26 x IO-5 1.26 x IO-5

140Ba 140Ba

(2) (2)

Cation Cation

4,7x10"« 4.7x10 ""

6,45xl0-8 6.45xl0-8

141Ce 141this

(2) (2)

Anion, s Anion, s

0 0

143Ce 143this

(2) (2)

Anion, s Anion, s

0 0

144Ce 144this

(2) (2)

Anion, s Anion, s

0 0

143Pr 143pr

(2) (2)

Anion, s Anion, s

110mAg 110mAg

(1) (1)

s s

1,2 xlO"5 1.2 x 10.5

2,52x10-« 2.52x10- "

181Hf 181Hf

(1) (1)

s s

6x10-6 6x10-6

3,70 x 10"7 3.70 x 10 "7

182Ta 182Ta

(1) (1)

s s

2,5 x 10"5 2.5 x 10 "5

4,01 x 10"« 4.01 x 10 "

183Ta 183Ta

(1) (1)

s s

6,2xl0-5 6.2xl0-5

4,34 xlO"7 4.34 x10 "7

185w 185w

(1) (1)

s l,2xl0-5 s l, 2xl0-5

1,28 x 10-« 1.28 x 10- "

187w 187w

(1) (1)

s s

3,7 x 10"4 3.7 x 10 "4

5,30 xlO-7 5.30 xlO-7

85mKr 85mKr

(2) (2)

Gaz Gas

B5Kr B5Kr

(2) (2)

Gaz Gas

88]Cr 88] Cr

(2) (2)

Gaz Gas

133xe 133xe

(2) (2)

Gaz Gas

8,9 x IO"5 8.9 x IO "5

4,78 x IO"8 4.78 x IO "8

135Xe 135Xe

(2) (2)

Gaz Gas

9 x IO"5 9 x IO "5

3,54xl0-8 3.54xl0-8

a(l) Produits d'activation neutronique de nuclides provenant du revêtement du combustible, des matériaux de construction et de l'eau. a (l) Neutron activation products of nuclides from the coating of fuel, building materials and water.

(2) Fuite provenant du combustible. Principalement des produits de fission. (2) Leak from fuel. Mainly fission products.

bGaz: probablement sous la forme de gaz dissous s: matières solides insolubles. bGas: probably in the form of dissolved gases s: insoluble solids.

(3) • ppb=partie par milliard (3) • ppb = part per billion

Les cations radio-actifs des radionuclides indiqués dans le Tableau 3 font l'objet d'un échange de cations avec les cations de sodium liés au silicium par des groupes oxy dans le verre poreux, liant ainsi les radionuclides au verre poreux par l'in- The radioactive cations of the radionuclides indicated in Table 3 are the subject of a cation exchange with the sodium cations bound to silicon by oxy groups in the porous glass, thus binding the radionuclides to the porous glass by the in -

65 termédiaire des groupes oxy liés au silicium et libérant dans la solution de refroidissement des cations de sodium non-radio-actifs. Les matières solides radio-actives insolubles dans le fluide de refroidissement sont aussi séparées par filtration et 65 intermediate of the oxy groups linked to silicon and releasing in the cooling solution non-radioactive sodium cations. Radioactive solids insoluble in the coolant are also separated by filtration and

651 956 651,956

restent sur les surfaces extérieures des particules de verre poreux. Des particules supplémentaires de verre poreux peuvent être ajoutées pour augmenter la capacité de filtration de la colonne d'échange d'ions quand les matières solides insolubles s'accumulent sur la colonne. porous glass particles remain on the exterior surfaces. Additional particles of porous glass can be added to increase the filtration capacity of the ion exchange column when insoluble solids accumulate on the column.

Les radionuclides anioniques ne sont pas notablement éliminés dans la colonne et passent avec le fluide de refroidissement à travers la colonne. Les radionuclides anioniques peuvent être éliminés ensuite par traitement avec des résines échangeuses d'ions classiques. Lors de la régénération de la résine échangeuse d'ions classique une fois qu'elle a été chargée, la solution de régénération contenant les radionuclides anioniques peut être concentrée par évaporation et le concentré résultant peut être entassé moléculairement selon les procédés décrits dans le brevet E.U.A. n° 4 110 096 dans les pores du verre poreux dans la colonne d'échange d'ions après que ce verre poreux a été notablement chargé de groupes oxy-cations de radionuclides liés au silicium. Il est préféré de sécher d'abord le verre poreux chargé de manière que le concentré de radionuclides anioniques puisse entrer facilement dans les pores du verre poreux. Les radionuclides anioniques peuvent être précipités ou déposés dans les pores du verre poreux par les procédés de séchage soigneux décrits dans le brevet E.U.A. n° 4110 096. Ensuite, les colonnes contenant les particules de verre poreux peuvent être chauffées pour chasser les matières volatiles, pour décomposer les substances décomposables et chasser les produits de décomposition non-radio-actifs, pour affaisser les pores des particules et les fritter en une masse unitaire et pour affaisser la colonne de verre Vycor autour de la masse frittée de manière à envelopper les matières solides séparées par filtration et les particules de verre en masse frittée contenant les radionuclides cationiques et anioniques dans la colonne de verre Vycor affaissée. Bien que la colonne de verre se brise en raison des différences de contraction thermique, elle contient encore et immobilise davantage les matières ra-dio-actives et forme un produit qui est beaucoup plus durable que le ciment ou les fûts métalliques actuellement utilisés. On obtient ainsi un paquet durable de radionuclides concentrés qui est très résistant au lessivage par l'eau ou d'autres fluides. The anionic radionuclides are not notably eliminated in the column and pass with the coolant through the column. The anionic radionuclides can then be removed by treatment with conventional ion exchange resins. During the regeneration of the conventional ion exchange resin once it has been charged, the regeneration solution containing the anionic radionuclides can be concentrated by evaporation and the resulting concentrate can be molecularly piled up according to the methods described in the patent E.U.A. No. 4 110 096 in the pores of the porous glass in the ion exchange column after this porous glass has been notably charged with oxy-cation groups of radionuclides bound to silicon. It is preferred to first dry the charged porous glass so that the anionic radionuclide concentrate can easily enter the pores of the porous glass. The anionic radionuclides can be precipitated or deposited in the pores of the porous glass by the careful drying methods described in the E.U.A. No. 4110 096. Next, the columns containing the porous glass particles can be heated to expel volatile matter, to decompose decomposable substances and expel non-radioactive decomposition products, to collapse the pores of the particles and sinter them. as a unit mass and to collapse the Vycor glass column around the sintered mass so as to wrap the solids separated by filtration and the sintered glass particles containing the cationic and anionic radionuclides in the collapsed Vycor glass column. Although the glass column breaks due to differences in thermal contraction, it still contains and immobilizes the radioactive materials more and forms a product which is much more durable than the cement or metal drums currently used. This produces a durable package of concentrated radionuclides that is highly resistant to leaching by water or other fluids.

Exemple 15 Example 15

Utilisation d'une poudre poreuse dans un tube non-poreux pour encapsulation Use of a porous powder in a non-porous tube for encapsulation

On utilise un mélange de nitrates non-radio-actifs pour si18 A mixture of non-radioactive nitrates is used for si18

muler le déchet industriel britannique dit United Kingdom UKM-22 dont la composition est rapportée en oxydes dans le Tableau 4. On mélange ensemble diverses quantités de nitrates dans des proportions convenables pour obtenir les concen-5 trations appropriées d'oxydes indiquées dans le Tableau 4. Des quantités appropriées de nitrates dont le poids total correspond à un total de 2 g d'oxydes sont placées dans un bêcher de 250 cm3: on ajoute 20 cm3 de H20; on agite la solution et on la chauffe lentement à 80 °C, température à laquelle une io solution d'un brun pâle contenant un peu de sels non-dissous est obtenue. On ajoute ensuite à la solution 18 g de verre poreux préparé comme dans l'exemple 3 de manière à obtenir une charge de 10% d'oxydes résiduaires par rapport au verre final. Le rapport en volume de la solution à la poudre de verre 15 est voisin de 1:1. On sèche le mélange à 90 °C. Environ 3 g du mélange sec sont séchés sous vide dans un tube en verre Vycor similaire à celui décrit dans l'exemple 5 conformément au programme suivant: mulate the British industrial waste known as United Kingdom UKM-22 whose composition is reported as oxides in Table 4. Various quantities of nitrates are mixed together in suitable proportions to obtain the appropriate concentrations of oxides indicated in Table 4 Appropriate quantities of nitrates whose total weight corresponds to a total of 2 g of oxides are placed in a 250 cm 3 beaker: 20 cm 3 of H 2 O are added; the solution is stirred and slowly heated to 80 ° C, at which temperature a pale brown solution containing a little undissolved salt is obtained. Then added to the solution 18 g of porous glass prepared as in Example 3 so as to obtain a load of 10% of residual oxides relative to the final glass. The volume ratio of the solution to the glass powder 15 is close to 1: 1. The mixture is dried at 90 ° C. About 3 g of the dry mixture are dried under vacuum in a Vycor glass tube similar to that described in Example 5 according to the following program:

20 20

Temps Time

(heures: minutes) (hours: minutes)

T ( °C) T (° C)

Pre Pre

25 9:45 AM 25 9:45 AM

25 25

25 25

10:15 AM 10:15 AM

65 65

30 30

11:15 AM 11:15 AM

278 278

26 26

11:30 AM 11:30 AM

342 342

38 38

11:40 AM 11:40 AM

383 383

32 32

30 11:50 PM 30 11:50 PM

403 403

68 68

12:05 PM 12:05 PM

520 520

44 44

3:20 PM 3:20 PM

1300 1300

36 36

3:45 PM 3:45 PM

1310 1310

16 16

4:15 PM 4:15 PM

1310 1310

16 16

Pression, mtorrs Pressure, mtorrs

35 35

Le produit de verre fini montre que les pores de la poudre et les grains à l'intérieur du tube ont été bien frittés. De plus, le tube est complètement affaissé, mais se brise durant le refroidissement à l'air. On pulvérise le produit fini pour aug-40 menter sa surface spécifique et on le soumet à un essai de lessivage au pH 5,6 et à 70 °C pendant divers temps d'exposition. Les résultats tels que rapportés dans le Tableau 5 montrent que l'échantillon de verre possède une excellente durabilité chimique. The finished glass product shows that the pores of the powder and the grains inside the tube have been well sintered. In addition, the tube is completely collapsed, but breaks during air cooling. The finished product is sprayed to increase its specific surface area and is subjected to a leaching test at pH 5.6 and at 70 ° C for various exposure times. The results as reported in Table 5 show that the glass sample has excellent chemical durability.

Tableau 4 Table 4

Composition dite United Kingdon UKM-22 Composition called United Kingdon UKM-22

Oxyde Oxide

% en poids rapporté % by weight reported

% en poids % in weight

Oxyde Oxide

% en poids % in weight

% en poids % in weight

simulé simulated

rapporté reported

simulé simulated

AI2O3 AI2O3

19,89 19.89

19,89 19.89

Zr02 Zr02

5,57 5.57

5,57 5.57

Rb20 Rb20

0,43 0.43

0,43 0.43

P04 P04

0,93 0.93

0,93 0.93

Cs20 Cs20

3,00 3.00

3,00 3.00

Cr203 Cr203

2,18 2.18

2,18 2.18

MgO MgO

24,68 24.68

24,68 24.68

Mo03 Mo03

6,89 6.89

6,89 6.89

SrO SrO

1,25 1.25

1,25 1.25

Fe203 Fe203

10,63 10.63

10,63 10.63

BaO BaO

1,48 1.48

1,48 1.48

RuOz RuOz

2,65 2.65

2,65 2.65

Y203 Y203

0,66 0.66

0,66 0.66

Ni02 Ni02

1,40 1.40

1,40 1.40

La203 La203

1,71 1.71

1,71 1.71

PdO Poo

1,71 1.71

1,71 1.71

PreOn PreOn

1,67 1.67

- -

ZnO ZnO

1,71 1.71

1,71 1.71

Nd203 ND203

7,08 7.08

7,08 7.08

u3o8 u3o8

0,23 0.23

Remplacé par Ce02 Replaced by Ce02

Ce02 Ce02

3,85 3.85

3,85 3.85

S04 S04

0,39 0.39

0,39 0.39

19 19

651 956 651,956

Tableau 5 Table 5

Durabilité chimique du produit obtenu dans l'exemple 15 dans de l'eau désionisée ayant un pH initial de 5,6* Chemical durability of the product obtained in Example 15 in deionized water having an initial pH of 5.6 *

Constituant du verre et taux de lessivage ** Glass component and leaching rate **

Echantillon Si02 Ln*** Fe Na Cs Sr Sample Si02 Ln *** Fe Na Cs Sr

Intérieur et revêtement pulvérisés Interior and coating sprayed

Intérieur pulvérisé Interior sprayed

295 127 295,127

32 42 32 42

< 1 11 <1 11

< 4 17 <4 17

<20 3 <20 3

<1 <1

♦Résultats obtenus entre le jour 12 et le jour 15,70 °C, 71 heures. ♦ Results obtained between day 12 and day 15.70 ° C, 71 hours.

**Les taux de lessivage sont en ng de déchets dissous par cm2, d'aire superficielle de produit pulvérisé par jour. ***Comprend tous les lanthanites. ** Leaching rates are in ng of dissolved waste per cm2, of surface area of sprayed product per day. *** Includes all lanthanites.

Les taux de lessivage rapportés dans le Tableau 5 ci-dessus et dans le Tableaux 6 et 8 ci-après ont été normalisés par la quantité du constituant présente dans le verre. Ainsi, ils représentent le taux de lessivage que présenterait le verre si la mesure était effectuée seulement sur ce constituant. Le verre se dissout au taux de lessivage de la silice. Le sodium, le strontium et le césium se diffusent vers la surface et sont initialement lessivés plus rapidement. Le fer et les lanthanites se concentrent à la surface. Finalement, le verre entier sera lessivé au taux de la silice. The leaching rates reported in Table 5 above and in Tables 6 and 8 below were normalized by the amount of the constituent present in the glass. Thus, they represent the leaching rate that the glass would present if the measurement were made only on this constituent. The glass dissolves at the leaching rate of the silica. Sodium, strontium and cesium diffuse to the surface and are initially leached out more quickly. Iron and lanthanites are concentrated on the surface. Finally, the whole glass will be leached at the silica rate.

Exemple 16 Example 16

Utilisation d'une poudre poreuse dans un tube non-poreux pour encapsulation Use of a porous powder in a non-porous tube for encapsulation

On prépare un mélange de nitrates non-radio-actifs simi-5 laire à celui décrit dans l'exemple 15 pour simuler le décher UKM-22. Toutefois, dans la préparation de ce mélange de nitrates, on dissout Zr(N03)4 et K2Mo04 séparément des autres nitrates avec une quantité suffisante de HN03 concentré, les autres étant dissous dans une solution 3M de HN03 ou dans io l'eau. Les deux solutions sont ensuite mélangées ensemble et on n'observe pas de précipité. On ajoute ensuite de l'acide phosphorique et de l'acide sulfurique à la solution pour obtenir des quantités appropriées de PÒ4S et de S04= . Un précipité gélatineux blanc apparaît et ne se dissout pas lors du i5 chauffage à 70 °C. Environ 50% des nitrates précipitent quand la solution est évaporée à 15 cm3 environ. On ajoute ensuite à la solution huit grammes de verre poreux préparé comme dans l'exemple 3 de manière à obtenir une charge en oxydes résiduaires de 20% par rapport au verre final. Le rap-20 port en volume de la solution à la poudre de verre est de 1:1 environ. Le mélange est séché à 90 °C environ pendant 16 heures environ. Environ 3 g du mélange sec sont placés sous vide dans un tube en verre Vycor ayant un diamètre extérieur de 13 mm et une épaisseur de paroi de 1,5 mm. On chauffe le 25 mélange à 600 °C à 50 °C/h. Après maintien à 600 °C pendant 48 heures, on soumet le tube à une saute de température à 1240 °C, les pores et les grains à l'intérieur du tube étant alors bien frittés. Le tube, toutefois, ne s'affaisse pas et des bulles sont formées dans l'ensemble déchet-matrice de verre. De 3o plus, le tube se rompt durant le refroidissement à l'air. Des essais de lessivage sont effectués sur l'intérieur de l'échantillon. Les résultats rapportés dans le Tableau 6 montrent qu'il a une excellente durabilité chimique. A mixture of similar non-radioactive nitrates is prepared, similar to that described in Example 15, to simulate the UKM-22 digging. However, in the preparation of this mixture of nitrates, Zr (N03) 4 and K2Mo04 are dissolved separately from the other nitrates with a sufficient amount of concentrated HN03, the others being dissolved in a 3M solution of HN03 or in water. The two solutions are then mixed together and no precipitate is observed. Phosphoric acid and sulfuric acid are then added to the solution to obtain appropriate quantities of PÒ4S and S04 =. A white gelatinous precipitate appears and does not dissolve when heated to 70 ° C. About 50% of the nitrates precipitate when the solution is evaporated to about 15 cm3. Eight grams of porous glass prepared as in Example 3 are then added to the solution so as to obtain a residual oxide load of 20% relative to the final glass. The volume ratio of the solution to the glass powder is approximately 1: 1. The mixture is dried at approximately 90 ° C for approximately 16 hours. About 3 g of the dry mixture are placed under vacuum in a Vycor glass tube having an outside diameter of 13 mm and a wall thickness of 1.5 mm. The mixture is heated to 600 ° C to 50 ° C / hr. After maintaining at 600 ° C. for 48 hours, the tube is subjected to a temperature jump at 1240 ° C., the pores and the grains inside the tube then being well sintered. The tube, however, does not collapse and bubbles are formed in the waste-glass matrix assembly. In addition, the tube breaks during air cooling. Leaching tests are carried out on the interior of the sample. The results reported in Table 6 show that it has excellent chemical durability.

Tableau 6 Table 6

Durabilité chimique du produit obtenu dans l'exemple 16 dans Chemical durability of the product obtained in Example 16 in

1> ' ...... -rr r 1> '...... -rr r

Constituant du verre et taux de lessivage** Glass component and leaching rate **

Temps (jours) Time (days)

Si02 Si02

Fe Fe

Ln*** Ln ***

Na N / A

Sr Sr

Cs Cs

0,34 0.34

6.190 6.190

1150 1150

737 737

3,61 x 105 3.61 x 105

3.260 3,260

<1000 <1000

1,3 1.3

963 963

120 120

344 344

<2.500 <2,500

6.340 6.340

300 300

2,2 2.2

550 550

30 30

400 400

<2.500 <2,500

2.200 2,200

< 300 <300

3,3 3.3

370 370

49 49

550 550

<2.500 <2,500

2.300 2,300

1400 1400

5,7 5.7

200 200

12 12

< 80 <80

<2.500 <2,500

1.400 1,400

120 120

9,3 9.3

260 260

< 13 <13

50 50

<2.500 <2,500

680 680

< 320 <320

12,2 12.2

220 220

3 3

210 210

<2.500 <2,500

1.900 1,900

150 150

15,2 15.2

230 230

< 13 <13

56 56

2.000 2,000

< 320 <320

♦Résultats déterminés à 70 °C. ♦ Results determined at 70 ° C.

**Les taux de lessivage sont en ng de déchets dissous par cm2 d'aire superficielle de produit pulvérisé par jour. ** Leaching rates are in ng of dissolved waste per cm2 of surface area of sprayed product per day.

***Englobe tous les lanthanites. *** Includes all lanthanites.

Exemple 17 Example 17

Utilisation d'une poudre poreuse dans un tube ayant subi un échange d'ions pour encapsulation Use of a porous powder in an ion exchange tube for encapsulation

Un mélange contenant des nitrates non-radio-actifs et du verre poreux est préparé comme dasn l'exemple 16, mais une charge de seulement 5% en oxydes par rapport au verre final. On introduit environ 3 g du mélange sec dans un tube ayant subi un échange d'ions qui a été préparé comme suit: un tube poreux ouvert ayant un diamètre extérieur de 10 mm, une épaisseur de paroi de 1 mm environ et une longueur de 20 cm est préparé comme dans l'exemple 2. Le tube poreux est ensuite trempé dans une solution contenant 200 ppm de Cs avec assez de NH4OH pour donner un pH de 10 pendant 18 heures et lavé dans de l'eau à la température ambiante jusqu'à ce qu'on obtienne un pH de 7. Le tube comprenant du Cs introduit par A mixture containing non-radioactive nitrates and porous glass is prepared as in Example 16, but a load of only 5% in oxides relative to the final glass. About 3 g of the dry mixture are introduced into an ion exchange tube which has been prepared as follows: an open porous tube having an outside diameter of 10 mm, a wall thickness of about 1 mm and a length of 20 cm is prepared as in Example 2. The porous tube is then soaked in a solution containing 200 ppm of Cs with enough NH4OH to give a pH of 10 for 18 hours and washed in water at room temperature until to obtain a pH of 7. The tube comprising Cs introduced by

échange d'ions est ensuite séché sous vide et est chauffé de la 55 température ambiante à 600 °C à 15 °C/h et de 600 °C à 870 °C à 50 °C/h pour affaisser les pores. On scelle ensuite une extrémité du tube en utilisant un chalumeau avant l'introduction du mélange de déchets simulés et de verre poreux. Le mélange est ensuite chauffé sous vide dans le tube conformément 6o au programme suivant: ion exchange is then dried under vacuum and is heated from room temperature to 600 ° C to 15 ° C / h and from 600 ° C to 870 ° C at 50 ° C / h to collapse the pores. One end of the tube is then sealed using a blowtorch before the mixture of simulated waste and porous glass is introduced. The mixture is then heated under vacuum in the tube in accordance with the following program:

Temps Time

(heures: minutes) (hours: minutes)

T ( °C) Pression, mtorrs T (° C) Pressure, mtorrs

65 11:00 AM 11:20 AM 11:25 AM 11:35 AM 65 11:00 AM 11:20 AM 11:25 AM 11:35 AM

(matin) (morning)

22 180 200 252 22 180 200 252

15 100 100 50 15 100 100 50

651 956 651,956

20 20

Fortsetzung Temps Fortsetzung Time

(heures: minutes) (hours: minutes)

T ( °C) Pression, mtorrs T (° C) Pressure, mtorrs

12:02 PM 12:10 PM 12:53 PM 1:00 PM 1:20 PM 1:30 PM 1:35 PM 1:47 PM 2:00 PM 12:02 PM 12:10 PM 12:53 PM 1:00 PM 1:20 PM 1:30 PM 1:35 PM 1:47 PM 2:00 PM

(après-midi) (afternoon)

330 470 547 775 875 927 1010 1075 1100 330 470 547 775 875 927 1010 1075 1100

48 36 28 25 24 24 24 24 24 48 36 28 25 24 24 24 24 24

L'article de verre fini montre que l'affaissement du tube a été complet et qu'il n'y a pas de craquelures. Les grains à l'intérieur du tube, toutefois, ne se frittent pas complètement. Ici, les coefficients de dilatation thermique du tube et de la poudre ont été harmonisés. Toutefois, un frittage complet n'est pas obtenu parce que la température d'affaissement du tube (1100 °C environ) est trop basse pour la composition des déchets nucléaires et le niveau de charge qu'on utilise. The finished glass article shows that the sag of the tube has been complete and that there are no cracks. The grains inside the tube, however, do not sinter completely. Here, the coefficients of thermal expansion of the tube and the powder have been harmonized. However, complete sintering is not obtained because the temperature of collapse of the tube (approximately 1100 ° C.) is too low for the composition of the nuclear waste and the level of charge that is used.

La composition du tube à échange d'ions est mesurée comme étant de 0,5% en poids de Cs. The composition of the ion exchange tube is measured to be 0.5% by weight of Cs.

Exemple 18 Example 18

Utilisation d'une poudre poureuse dans un tube non-poreux pour encapsulation Use of a pouring powder in a non-porous tube for encapsulation

On utilise un mélange de nitrates non-radio-actifs pour si-5 muler les déchets dits West-Valley PW-8a dont la composition est rapportée en oxydes dans le Tableau 7. Diverses quantités de nitrates sont d'abord dissoutes séparément dans une solution 3M de HN03 ou dans l'eau et mélangées ensuite dans des proportions convenables pour donner les concentra-10 tions appropriées d'oxydes indiquées dans le Tableau 7. Une solution contenant des quantités appropriées de nitrates plus un peu de sels non-dissous dont le poids total correspond à un total de 4 g d'oxydes est évaporée presqu'à sec et est ensuite mélangée avec 16 g de verre poreux préparé comme dans i5 l'exemple 3 pour donner une charge en oxydes résiduaires de 20% par rapport au verre final. Le mélange est ensuite séché à 90 °C. Environ 3 g du mélange sec sont chauffés sous vide dans un tube en verre Vycor similaire à celui décrit dans l'exemple 5. On chauffe le mélange à 600 °C, puis on le sou-20 met à une saute de température à 1250 °C environ, température à laquelle le mélange de résidus et de verre poreux se fritte complètement. Le tube en verre Vycor ne s'affaisse pas complètement et il se rompt durant le refroidissement à l'air. On effectue des essais de lessivage sur l'intérieur de l'échantillon. 25 Les résultats rapportés dans le Tableau 8 montrent qu'il a une excellente durabilité chimique. A mixture of non-radioactive nitrates is used to simulate the so-called West-Valley PW-8a waste, the composition of which is reported as oxides in Table 7. Various quantities of nitrates are first dissolved separately in a solution 3M of HN03 or in water and then mixed in suitable proportions to give the appropriate concentrations of oxides indicated in Table 7. A solution containing appropriate quantities of nitrates plus a few undissolved salts, the total weight corresponds to a total of 4 g of oxides is evaporated almost to dryness and is then mixed with 16 g of porous glass prepared as in i5 Example 3 to give a load of residual oxides of 20% relative to the glass final. The mixture is then dried at 90 ° C. About 3 g of the dry mixture are heated under vacuum in a Vycor glass tube similar to that described in Example 5. The mixture is heated to 600 ° C., then it is subjected to a temperature jump to 1250 °. C approximately, temperature at which the mixture of residues and porous glass sintered completely. The Vycor glass tube does not collapse completely and breaks during air cooling. Leaching tests are carried out on the interior of the sample. The results reported in Table 8 show that it has excellent chemical durability.

Tableau 7 Table 7

Composition des déchets dits West-Valley PW-8a Composition of so-called West-Valley PW-8a waste

Oxyde % en poids % en poids Oxyde % en poids % en poids Oxide% by weight% by weight Oxide% by weight% by weight

rapporté reported

simulé simulated

rapporté reported

simulé simulated

Na20 Na20

16,62 16.62

16,62 16.62

Te02 Te02

0,86 0.86

Fe203 Fe203

34,29 34.29

34,29 34.29

CS2O CS2O

1,14 1.14

1,14 1.14

Cr203 Cr203

1,36 1.36

1,36 1.36

BaO BaO

1,85 1.85

1,85 1.85

NiO NiO

1,74 1.74

1,74 1.74

Y203 Y203

0,05 0.05

0,05 0.05

p2o5 p2o5

1,58 1.58

1,58 1.58

La203 La203

6,05 6.05

6,05 6.05

Rb20 Rb20

0,21 0.21

0,21 0.21

Ce02 Ce02

12,09 12.09

12,09 12.09

SrO SrO

1,25 1.25

1,25 1.25

Pr6On Pr6On

1,06 1.06

1,06 1.06

Zr02 Zr02

5,84 5.84

5,84 5.84

Nd203 ND203

3,62 3.62

3,62 3.62

Mo03 Mo03

7,54 7.54

7,54 7.54

Sm203 Sm203

0,64 0.64

0,64 0.64

Rh203 Rh203

0,36 0.36

0,36 0.36

Eu203 Eu203

0,17 0.17

0,17 0.17

Ag20 Ag20

0,104 0.104

0,104 0.104

Gd203 Gd203

0,43 0.43

0,43 0.43

CdO CdO

0,15 0.15

0,15 0.15

Tableau 8 Table 8

Durabilité chimique du produit obtenu dans l'exemple 18 dans de l'eau désionisée ayant un pH initial de 5,6* Chemical durability of the product obtained in Example 18 in deionized water having an initial pH of 5.6 *

Constituant du verre et taux de lessivage** Glass component and leaching rate **

Temps (jours) Time (days)

SÌO2 SO2

Fe Fe

Ln*** Ln ***

Na N / A

Sr Sr

Cs Cs

0,34 0.34

2800 2800

62 62

< 32 <32

6500 6500

560 560

223 223

1,3 1.3

905 905

8 8

370 370

2500 2500

2000 2000

<630 <630

2,2 2.2

550 550

25 25

440 440

1400 1400

240 240

370 370

3,25 3.25

430 430

12 12

440 440

1360 1360

1200 1200

670 670

5,7 5.7

200 200

100 100

150 150

870 870

880 880

340 340

9,3 9.3

280 280

< 25 <25

150 150

780 780

600 600

630 630

12,2 12.2

313 313

< 1 <1

200 200

780 780

780 780

770 770

15,2 15.2

300 300

3 3

120 120

840 840

- -

620 620

*Résultats déterminés à 70 °C * Results determined at 70 ° C

**Les taux de lessivage sont en ng de déchets dissous par cm2 d'aire superficielle de produit pulvérisé par jour. ** Leaching rates are in ng of dissolved waste per cm2 of surface area of sprayed product per day.

***Englobe tous les lanthanites. *** Includes all lanthanites.

21 21

651 956 651,956

Exemple 19 un verre de bonne qualité.Ainsi, en augmentant la charge en Example 19 a good quality glass, thus increasing the load by

Utilisation d'une poudre poreuse dans un tube ayant subi un déchets nucléaires par rapport à l'exemple 17, on peut abais- Using a porous powder in a tube having undergone nuclear waste compared to Example 17, one can lower

échange d'ions pour encapsulation ser la température de frittage au-dessous de la température ion exchange for encapsulation ser the sintering temperature below the temperature

La poudre poreuse mélangée avec des déchets nucléaires d'affaissement du tube ayant subi l'échange d'ions. Toutefois, The porous powder mixed with nuclear waste from sagging of the tube having undergone ion exchange. However,

décrite dans l'exemple 18 est utilisée dans un tube préparé 5 on a introduit une quantité excessive de déchets nucléaires comme dans l'exemple 17. Le mélange est chauffé sous vide à dans cette expérience et le coefficient de dilatation était légère- described in Example 18 is used in a prepared tube 5 an excessive amount of nuclear waste was introduced as in Example 17. The mixture is heated under vacuum to in this experiment and the coefficient of expansion was slight-

600 °C, puis soumis à une saute de température à 110 °C envi- ment trop élevé, causant un petit nombre de craquelures, 600 ° C, then subjected to a temperature jump to 110 ° C too high, causing a small number of cracks,

ron, température à laquelle le mélange de déchets et de verre Pour obtenir des produits non-craquelés complètement poreux se fritte complètement. Le tube ayant subi l'échange frittés avec les tubes ayant subi un échange d'ions utilisés dans d'ions s'affaise complètement. Toutefois, il se rompt durant le 10 les exemples 17 et 19, ou devrait utiliser des niveaux de charge refroidissement à l'air. Lors de l'examen de la matière inté- intermédiaires, par exemple des niveaux de charge compris rieure, on trouve qu'elle a été complètement frittée et que c'est entre 8 et 12%. ron, temperature at which the mixture of waste and glass To obtain completely porous non-cracked products sintered completely. The sintered exchange tube with the ion exchange tubes used in ion collapses completely. However, it breaks during Examples 17 and 19, or should use air-cooled load levels. When examining the intermediate material, for example load levels included, it is found that it has been completely sintered and that it is between 8 and 12%.

C VS

Claims (4)

651956651956 1. Procédé pour empêcher la dissémination de matière toxique, notamment de matière radio-active dans l'environnement, caractérisé en ce qu'on forme un mélange de matière toxique et d'un garnissage de verre dans un récipient creux en verre dopé de teneur élevée en silice, ou on forme ce mélange dans un premier récipient et on dépose ensuite au moins une portion de ce mélange dans un récipient creux en verre dopé de teneur élevée en silice, on chauffe ce récipient en verre de manière à affaisser ses parois et à sceller le récipient, de façon que la matière toxique soit retenue et enfermée dans le récipient en verre dopé affaissé. 1. Method for preventing the dissemination of toxic material, in particular radioactive material in the environment, characterized in that a mixture of toxic material and a glass lining is formed in a hollow glass container doped with content high in silica, or this mixture is formed in a first container and then at least a portion of this mixture is deposited in a hollow glass container doped with high silica content, this glass container is heated so as to collapse its walls and sealing the container, so that the toxic material is retained and enclosed in the collapsed doped glass container. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient en verre est un récipient en verre de borosilicate dopé non radio-actif. 2. Method according to claim 1, characterized in that the glass container is a non-radioactive doped borosilicate glass container. 2 2 REVENDICATIONS 3 3 651 956 651,956 imperméables pour empêcher la contamination, de la chaleur est transférée du fluide de refroidissement primaire sous pression à l'eau jouant le rôle de fluide de refroidissement secondaire pour former de la vapeur afin d'entraîner des turbines pour produire de l'électricité. Dans un réacteur à eau bouillante typique, de l'eau légère circule à travers le cœur du réacteur (source de chaleur) où elle bout pour former de la vapeur qui passe à un piège de chaleur extérieur (turbine et condenseur). Dans les deux types de réacteurs, le fluide de refroidissement primaire venant du piège de chaleur est purifié et recyclé à la source de chaleur. Impervious to prevent contamination, heat is transferred from the pressurized primary coolant to water acting as a secondary coolant to form steam to drive turbines to generate electricity. In a typical boiling water reactor, light water circulates through the reactor core (heat source) where it boils to form steam which passes to an outside heat trap (turbine and condenser). In both types of reactors, the primary coolant from the heat trap is purified and recycled to the heat source. Le fluide de refroidissement primaire et les impuretés dissoutes sont activés par des interactions de neutrons. Des matières entrent dans le fluide de refroidissement primaire par corrosion des éléments combustibles, du récipient du réateur, des canalisations et de l'équipement. L'activation de ces produits de corrosion ajoute des nucléides actifs au fluide de refroidissement primaire. Des inhibiteurs de corrosion, comme du lithium, sont ajoutés à l'eau du réacteur. Un agent chimique réduisant la réactivité du bore, est ajouté au fluide de refroidissement primaire de la plupart des réacteurs à eau sous pression pour réduction de la réactivité. Ces agents chimiques sont activés et ajoutent des radionucléides au fluide de refroidissement primaire. Les produits de fission se diffusent ou fuient à partir des éléments combustibles et ajoutent des nucléides actifs au fluide de refroidissement primaire. Des matières radio-actives provenant de toutes ces sources sont transportées autour du système et apparaissent dans d'autres parties de l'installation par des fuites et évents aussi bien que dans les courants de sortie des procédés utilisés pour traiter le fluide de refroidissement primaire. Les déchets radio-actifs gazeux et liquides sont traités dans l'installation de manière à réduire les nucléides actifs qui seront libérés à l'atmosphère et à des masses d'eau dans des conditions réglées et contrôlées conformément aux réglementations des gouvernements. Les principaux procédés ou les principales opérations élémentaires qu'on utilise dans le traitement de déchets radio-actifs liquides dans les centrales nucléaires sont la filtration, l'échange d'ions et l'évaporation. The primary coolant and dissolved impurities are activated by neutron interactions. Materials enter the primary coolant through corrosion of fuel elements, the reactor container, pipes and equipment. Activation of these corrosion products adds active nuclides to the primary coolant. Corrosion inhibitors, such as lithium, are added to the reactor water. A chemical agent that reduces the reactivity of boron is added to the primary coolant of most pressurized water reactors to reduce reactivity. These chemicals are activated and add radionuclides to the primary coolant. Fission products diffuse or leak from fuel elements and add active nuclides to the primary coolant. Radioactive materials from all these sources are transported around the system and appear in other parts of the installation through leaks and vents as well as in the output streams of the processes used to treat the primary coolant. The gaseous and liquid radioactive waste is treated in the installation so as to reduce the active nuclides which will be released to the atmosphere and to bodies of water under conditions regulated and controlled in accordance with government regulations. The main processes or basic operations used in the treatment of liquid radioactive waste in nuclear power plants are filtration, ion exchange and evaporation. Les déchets radio-actifs liquides dans un réacteur à eau sous pression sont généralement répartis en cinq catégories d'après leurs propriétés physiques et chimiques comme suit: déchets propres, déchets sales ou divers, déchets de chasse de générateur de vapeur, déchets de vidange du bâtiment des turbines et déchets détergents. Liquid radioactive waste in a pressurized water reactor is generally divided into five categories according to their physical and chemical properties as follows: clean waste, dirty or miscellaneous waste, steam generator hunting waste, building of turbines and detergent waste. Les déchets radio-actifs liquides dans un réacteur à eau bouillante sont généralement répartis en quatre catégories d'après leurs propriétés physiques et chimiques comme suit: déchets d'une haute pureté, déchets d'une faible pureté, déchets chimiques et déchets détergents. Liquid radioactive waste in a boiling water reactor is generally divided into four categories according to their physical and chemical properties as follows: high purity waste, low purity waste, chemical waste and detergent waste. Les déchets radio-actifs provenant des deux types de réacteurs sont des solutions très diluées de cations radio-actifs et d'autres matières radio-actives dissoutes ainsi que des particules radio-actives non-dissoutes ou des matières solides finement divisées. Radioactive waste from both types of reactors is very dilute solutions of radioactive cations and other dissolved radioactive materials as well as undissolved radioactive particles or finely divided solids. Un procédé pratique pour se débarrasser des matières ra-dio-actives dans une forme solide sèche ayant une haute résistance au lessivage et aux autres formes d'attaque chimique serait utilisable non seulement pour qu'on se débarrasse des déchets nucléaires radio-actifs, mais aussi pour la fabrication de sources radio-actifs utiles dans l'industrie, en médecine et au laboratoire. A practical method for disposing of radioactive materials in a dry solid form with high resistance to leaching and other forms of chemical attack would be usable not only for disposing of radioactive nuclear waste, but also for the manufacture of radioactive sources useful in industry, medicine and the laboratory. Jusqu'à présent, il n'existait aucun moyen pratique, à l'abri des fausses manœuvres, pour l'élimination, le stockage et l'immobilisation sûrs de déchets radio-actifs nocifs. Les récipients de stockage actuels ne fournissent pas un isolement et une immobilisation suffisants de ces matières radio-actives, une résistance à long terme suffisante à l'attaque chimique par l'environnement et une stabilité suffisante aux températures élevées. Until now, there has been no practical means, safe from misuse, for the safe disposal, storage and immobilization of harmful radioactive waste. Current storage containers do not provide sufficient isolation and immobilization of these radioactive materials, sufficient long-term resistance to chemical attack by the environment and sufficient stability at elevated temperatures. On se débarrasse couramment de la manière suivante des déchets d'un bas niveau de radio-activité, c'est-à-dire des dé-5 chets radio-actifs produits aux endroits où se trouvent des réacteurs: Waste of a low level of radioactivity, that is to say radioactive waste produced in places where reactors are located, is commonly disposed of in the following manner: A) La résine échangeuse d'ions morte contenant des déchets radio-actifs est mélangée avec du ciment et coulée dans des fûts de 150 litres. A) The dead ion exchange resin containing radioactive waste is mixed with cement and poured into 150 liter drums. io B) Les résidus provenant des évaporateurs qui contiennent l'acide borique contaminé par de la matière radio-active et les solutions utilisées pour régénérer les colonnes d'échange d'ions sont mélangés avec de la poudre de ciment et coulés dans des fûts de 150 litres. io B) The residues from evaporators which contain boric acid contaminated with radioactive material and the solutions used to regenerate the ion exchange columns are mixed with cement powder and poured into drums. 150 liters. 15 C) Les filtres contenant des formes en particules de déchets radio-actifs sont habituellement enfermés dans du ciment dans des fûts. C) Filters containing particulate forms of radioactive waste are usually enclosed in cement in drums. Ces fûts de ciment sont transportés à des lieux de stockage de déchets d'un bas niveau de radio-activité et enfouis à une 20 profondeur d'environ 2 mètres dans la terre. Au moins un de ces lieux de stockage se trouve dans l'est des Etats Unis d'Amérique et est exposé à d'importantes chutes de pluie. En Europe, ces fûts sont enfouis en mer. Dans les deux cas, l'eau attaquera d'abord le métal, puis le ciment et exposera relative-25 ment les ions radio-actifs pour lessivage dans l'eau souterraine ou l'eau de mer. Comme les enfouissements aux E.U.A. sont effectués seulement à de faibles profondeurs, l'eau contaminée peut facilement se mélanger avec les cours d'eau, les lacs et les rivières, entrant ainsi dans l'écosphère. La raison de 30 cette pratique est la supposition que par dilution suffisante la radio-activité devient inoffensive. These cement drums are transported to low-level radioactive waste storage sites and buried at a depth of about 2 meters in the ground. At least one of these storage locations is in the eastern United States of America and is exposed to heavy rain. In Europe, these barrels are buried at sea. In both cases, the water will attack the metal first, then the cement and will expose relatively-25 the radioactive ions for leaching in groundwater or water. like the landfills in the USA are carried out only at shallow depths, contaminated water can easily mix with streams, lakes and rivers, thus entering the ecosphere. The reason for this practice is the assumption that by sufficient dilution the radioactivity becomes harmless. Certains des déchets nucléaires les plus sérieux sont le césium et le strontium quisont biologiquement similaires au sodium et au calcium. Ils ont des demi-vies de trente ans, ce que 35 indique qu'ils devraient être isolés de l'écosphère pendant au moins trois cents anx (dix demi-vies). A Bikini, les experts ont considéré que la dilution avait rendu l'île habitable après des décennies au cours desquelles il n'y avait pas eu d'explosions atomiques; pourtant, quand la population est revenue dans 40 l'île, sont état sanitaire a été influencé de manière nuisible. On s'est rendu compte depuis que les plantes et la vie animale reconcentrent biologiquement ces éléments radio-actifs à des ni- • veaux dangereux. Some of the most serious nuclear wastes are cesium and strontium which are biologically similar to sodium and calcium. They have half-lives of thirty years, which 35 indicates that they should be isolated from the ecosphere for at least three hundred years (ten half-lives). In Bikini, experts considered that the dilution had made the island habitable after decades in which there had been no atomic explosions; however, when the population returned to 40 the island, its health status was adversely affected. We have since realized that plants and animal life biologically reconcile these radioactive elements at dangerous levels. Ainsi, la concentration «sûre» des déchets radio-actifs 45 doit être bien inférieure aux valeurs acceptées et il faut qu'on remplace le ciment par quelque chose de plus durable. Selon un aspect, la présente invention fournit un procédé sûr remplaçant la solidification dans le ciment de déchets à bas niveau de radio-activité. Thus, the “safe” concentration of radioactive waste 45 must be much lower than the accepted values and the cement must be replaced by something more durable. In one aspect, the present invention provides a safe method of replacing solidification in cement of low level radioactive waste. so Une autre technique suggérée antérieurement est celle dite des matières solides sèches qui comporte la fixation des déchets dans des verres par mélange avec des compositions vitri-fiables et fusion pour former des verres. Cette technique apporte une certaine amélioration en ce qui concerne l'isolement 55 et la vitesse de libération des éléments radio-actifs quand les enveloppes extérieures ou les récipients sont détruits. De plus, ces verres restent relativement plus stables aux températures élevées que les matières plastiques et sont en général plus durables chimiquement en solutions salines que les métaux. Des 6o verres qui ont une haute durabilité chimique et une faible con-ductivité des ions de métaux alcalins et sont utilisables pour cette technique antérieure sont formés à des températures très élevées, par exemple de 1800 °C et au-dessus. Les procédés antérieurs utilisant ces compositions vitrifiables fondant à des 65 températures élevées sont économiquement désavantageux et de plus posent un problème dangereux dû au risque de volatilisation de matières radio-actives pernicieuses. De plus, ce procédé est limité aux déchets radio-actifs solides secs et n'ap- N / A Another technique previously suggested is that known as dry solids which involves fixing the waste in glasses by mixing with vitri-reliable compositions and melting to form glasses. This technique provides a certain improvement with regard to the isolation 55 and the speed of release of the radioactive elements when the outer envelopes or the containers are destroyed. In addition, these glasses remain relatively more stable at high temperatures than plastics and are generally more chemically durable in saline solutions than metals. 6o glasses which have high chemical durability and low conductivity of alkali metal ions and are usable for this prior art are formed at very high temperatures, for example 1800 ° C and above. The prior processes using these vitrifiable compositions melting at high temperatures are economically disadvantageous and moreover pose a dangerous problem due to the risk of volatilization of pernicious radioactive materials. In addition, this process is limited to dry solid radioactive waste and does not 651 956 651,956 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange comprend une matière solide radio-active et un garnissage en verre. 3. Method according to claim 1, characterized in that the mixture comprises a radioactive solid material and a glass lining. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange est formé en mettant en contact un fluide contenant une matière radio-active avec un garnissage en verre. 4. Method according to claim 1, characterized in that the mixture is formed by bringing a fluid containing a radioactive material into contact with a glass lining. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide est un liquide qui contient une matière radio-active dissoute et une matière radio-active non dissoute. 5. Method according to claim 4, characterized in that the fluid is a liquid which contains a dissolved radioactive material and an undissolved radioactive material. 6. Procédé selon l'une des revendications 3,4 et 5, caractérisé en ce qu'au moins une portion du garnissage en verre comprend du verre poreux et la matière radio-active est déposée sur et/ou dans le garnissage en verre, le récipient en verre est un récipient en verre non poreux de borosilicate dopé et la première étape de chauffage provoque l'affaissement des pores du verre poreux et provoque ensuite l'affaissement de la paroi du récipient en verre de borosilicate, de façon à retenir et enfermer la matière radio-active dans le récipient en verre de borosilicate affaissé. 6. Method according to one of claims 3,4 and 5, characterized in that at least a portion of the glass lining comprises porous glass and the radioactive material is deposited on and / or in the glass lining, the glass container is a non-porous glass container of doped borosilicate and the first heating step causes the pores of the porous glass to collapse and then causes the wall of the borosilicate glass container to collapse, so as to retain and enclose the radioactive material in the collapsed borosilicate glass container. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la quantité de matière radio-active contenue dans le récipient en verre de borosilicate affaissé est d'une partie par milliard en poids. 7. Method according to claim 6, characterized in that the quantity of radioactive material contained in the collapsed borosilicate glass container is one part per billion by weight. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le coefficient de dilatation thermique du récipient en verre non poreux de borosilicate dopé est inférieure d'au plus 2 x 10-6 par °C au coefficient de dilatation thermique du garnissage en verre. 8. Method according to claim 7, characterized in that the coefficient of thermal expansion of the non-porous glass container of doped borosilicate is less than 2 × 10 -6 per ° C less than the coefficient of thermal expansion of the glass lining. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le récipient en verre est un récipient en verre non poreux non radio-actif de borosilicate dopé et en ce que le mélange comprend un fluide de solides radio-actifs dissous qui sont déposés dans les pores du verre poreux et de particules radio-acti-ves non dissoutes qui sont déposées sur les surfaces extérieures du verre disposées à l'intérieur du récipient, y compris la surface de la paroi intérieure du récipient. 9. Method according to claim 6, characterized in that the glass container is a non-porous non-radioactive glass container of doped borosilicate and in that the mixture comprises a fluid of dissolved radioactive solids which are deposited in the pores of porous glass and undissolved radio-active particles which are deposited on the exterior surfaces of the glass disposed inside the container, including the surface of the interior wall of the container. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le fluide contient des cations radio-actifs et en ce que le verre poreux est formé sur ses surfaces de cations non radio-actifs liés au silicium par les liaisons oxy, les cations non radio-ac-tifs étant capables d'être échangés par les cations radio-actifs. 10. Method according to claim 9, characterized in that the fluid contains radioactive cations and in that the porous glass is formed on its surfaces of non-radioactive cations bonded to silicon by the oxy bonds, the non-radio cations -ac-tives being capable of being exchanged by radioactive cations. 11. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide est un gaz. 11. Method according to claim 4, characterized in that the fluid is a gas. 12. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière radio-active déposée sur et/ou dans le garnissage en verre est un déchet nucléaire. 12. Method according to claim 6, characterized in that the radioactive material deposited on and / or in the glass lining is nuclear waste. 13. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de chauffage à l'intérieur du récipient en verre crée dans celui-ci un gradient de température tel que les gaz radioactifs sont empêchés de s'échapper alors que les produits de décomposition gazeux non-radio-actifs peuvent être dégagés dans l'atmosphère. 13. The method of claim 7, characterized in that the heating step inside the glass container creates in it a temperature gradient such that the radioactive gases are prevented from escaping while the products of non-radioactive gas decomposition can be released into the atmosphere. 14. Article en verre, obtenu par le procédé de la revendication 1, comprenant une portion de noyau en verre non poreux et une portion de revêtement en verre dopé non poreux non radio-actif entourant la portion de noyau, la portion de noyau contenant des matières radio-actives enfermées et/ou s immobilisées dans celles-ci, et la portion de revêtement ayant un coefficient de dilatation thermique inférieure au coefficient de dilatation thermique de la portion de noyau. 14. Glass article, obtained by the method of claim 1, comprising a portion of non-porous glass core and a coating portion of non-porous non-radioactive doped glass surrounding the core portion, the core portion containing radioactive materials enclosed and / or immobilized therein, and the coating portion having a coefficient of thermal expansion less than the coefficient of thermal expansion of the core portion. 15. Article en verre selon la revendication 14, caractérisé en ce que la portion de revêtement au un coefficient de dilatalo tion thermique inférieur d'au plus 2 x 10~6 par °C au coefficient de dilatation thermique de la portion de noyau. 15. Glass article according to claim 14, characterized in that the coating portion has a coefficient of thermal expansion lower by at most 2 x 10 ~ 6 per ° C than the coefficient of thermal expansion of the core portion. 16. Article en verre selon la revendication 14, caractérisé en ce que la portion de revêtement est un verre de borosilicate dopé non poreux non radio-actif et en ce que la portion de 16. Glass article according to claim 14, characterized in that the coating portion is a non-porous, non-radioactive doped borosilicate glass and in that the portion of îs noyau contient une matière radio-active enfermée dans celle-ci. The nucleus contains a radioactive material enclosed in it. 17. Article en verre selon la revendication 14, caractérisé en ce que la portion de revêtement est un verre de borosilicate dopé non poreux non radio-actif et en ce que la portion de 17. Glass article according to claim 14, characterized in that the coating portion is a non-porous, non-radioactive doped borosilicate glass and in that the portion of 20 noyau contient une matière radio-active immobilisée dans celle-ci. The core contains radioactive material immobilized therein. 25 Les objets de l'invention sont un procédé pour empêcher la dissémination de matière toxique, notamment de matière radio-active, dans l'environnement, tel que défini dans la revendication 1, ainsi qu'un article de verre, obtenu par ce procédé, tel que défini dans la revendication 14. The objects of the invention are a method for preventing the dissemination of toxic material, in particular radioactive material, into the environment, as defined in claim 1, as well as a glass article, obtained by this method , as defined in claim 14. 30 Un problème d'une importance considérable pour l'utilisation de l'énergie nucléaire est celui consistant à se débarrasser de grandes quantités de matières toxiques telles que les déchets présentant un niveau élevé de radio-activité conservés dans les piscines de stockage de réacteurs usés ou produits 35 dans le retraitement de combustible usé de réacteurs nucléaires ou produits dans le fonctionnement et l'entretien de centrales nucléaires. Il est généralement admis que la technique la plus prometteuse consiste à transformer ces déchets radio-ac-tifs en une forme solide sèche qui rendrait ces déchets chimi-40 quement, thermiquement et radiolytiquement stables. 30 A problem of considerable importance for the use of nuclear energy is that of disposing of large quantities of toxic materials such as waste with a high level of radioactivity kept in spent reactor storage pools. or produced in the reprocessing of spent fuel from nuclear reactors or produced in the operation and maintenance of nuclear power plants. It is generally accepted that the most promising technique consists in transforming this radioactive waste into a dry solid form which would make this waste chemically, thermally and radiolytically stable. Le problème de la stabilité à l'état solide sec des déchets radio-actifs est en relation étroite avec la sécurité de la vie hu- ■ maine sur terre pendant une période de plus de 20 000 ans. Par exemple, les déchets radio-actifs contiennent habituelle-45 ment les isotopes Sr90, Pu239 et Cs137 dont les demi-vies sont respectivement de 28 ans, 24 000 ans et 30 ans. Ces isotopes à eux seuls constituent une menace importante pour la vie et doivent être mis dans une forme solide sèche stable pendant des milliers d'années. La forme solide des déchets radio-actifs so doit être capable de maintenir les isotopes radio-actifs immobilisés pendant tout ce temps, de préférence même en présence d'un environnement aqueux. Les déchets radio-actifs sont produits en volumes importants et contiennent des ions radioactifs à vie longue, à vie intermédiaire et à vie courte et quel-55 ques ions non-radio-actifs. Ces solutions peuvent être très corrosives et il est difficile, sinon impossible, de les réduire à des formes concentrées pour traitement supplémentaire ou stockage. The problem of the stability in the dry solid state of radioactive waste is closely related to the security of human life on ■ land for a period of more than 20,000 years. For example, radioactive waste usually contains the isotopes Sr90, Pu239 and Cs137, the half-lives of which are 28 years, 24,000 years and 30 years, respectively. These isotopes alone pose a significant threat to life and must be put in a stable dry solid form for thousands of years. The solid form of radioactive waste so must be able to keep the radioactive isotopes immobilized during this time, preferably even in the presence of an aqueous environment. Radioactive waste is produced in large volumes and contains long-lived, intermediate-lived and short-lived radioactive ions and some non-radioactive ions. These solutions can be very corrosive and it is difficult, if not impossible, to reduce them to concentrated forms for further processing or storage. Les deux types les plus courants de réacteurs industriels fio qui produisent tous deux des déchets ayant peu de radio-acti-vité sont le réacteur à eau bouillante (en anglais Boiling Water Reactor, abrégé en B.W.R.). et le réacteur à eau sous pression (en anglais Pressurized Water Reactor, abrégé en P.W.R.). Dans un réacteur à eau sous pression typique, de l'eau mise lé-65 gèrement sous pression circule à travers le coeur du réacteur (source de chaleur) vers un piège de chaleur extérieur (générateur de vapeur). Dans le générateur de vapeur, dans lequel les fluides primaires et secondaire sont séparés par des surfaces The two most common types of fio industrial reactors which both produce waste with little radioactivity are the boiling water reactor (in English Boiling Water Reactor, abbreviated as B.W.R.). and the pressurized water reactor (in English Pressurized Water Reactor, abbreviated as P.W.R.). In a typical pressurized water reactor, slightly pressurized water flows through the reactor core (heat source) to an outside heat trap (steam generator). In the steam generator, in which the primary and secondary fluids are separated by surfaces 4 4 porte pas de solution en ce qui concerne les volumes impor- radio-actives dans des déchets radio-actifs dilués, le récipient tants de déchets radio-actifs liquides produits par le fonction- en verre peut être chargé jusqu'à 10 microcuries par cm3 ou nement et l'entretien des réacteurs nucléaires, par la pratique plus, mais habituellement est chargé jusqu'à 1 microcurie par courante de stockage des combustibles usés dans des masses cm3 de l'article en verre). La matière radio-active est sous la d'eau et par les systèmes de récupération des combustibles 5 forme de matières solides radio-actives qui sont enfermées usés des réacteurs. dans le récipient en verre. Selon un aspect, la quantité de ma- does not have a solution with regard to significant radioactive volumes in diluted radioactive waste, the container for so many liquid radioactive waste produced by the glass function can be loaded up to 10 microcuries per cm3 or nement and maintenance of nuclear reactors, by practice more, but usually is charged up to 1 microcurie per current storage of spent fuel in masses cm3 of the glass article). The radioactive material is under water and through fuel recovery systems in the form of radioactive solid materials which are trapped in spent reactors. in the glass container. In one aspect, the amount of ma- En raison des difficultés générales de manipulation des tière radio-active contenue dans les articles en verre est d'au matières radio-actives et spécialement en raison du danger de moins 1 ppb (partie par milliard en poids), à l'état solide, Due to the general difficulties in handling the radioactive material contained in glassware and radioactive materials and especially due to the danger of at least 1 ppb (parts per billion by weight), in the solid state, volatilisation des matières radioactives dans l'atmosphère, d'une multiplicité d'éléments radio-actifs, généralement au l'attention s'est portée vers l'utilisation de compositions de 10 moins cinq, et de préférence au moins dix des éléments radio- volatilization of radioactive materials in the atmosphere, of a multiplicity of radioactive elements, generally attention has drawn to the use of compositions of 10 minus five, and preferably at least ten of the radioactive elements verre ayant des températures de fusion relativement basses, actifs énumérés ci-après. De préférence, les nouveaux articles c'est-à-dire l'utilisation de compositions de verre ayant des te- en verre contiendront au moins 75 moles pour cent de Si02, glass with relatively low melting temperatures, active listed below. Preferably, the new articles, that is to say the use of glass compositions having glass te- will contain at least 75 mole percent of SiO2, neurs en Si02 aussi basses que de 27% en poids. Bien que le en particulier plus de 89 moles pour cent de Si02. Si02 levels as low as 27% by weight. Although the in particular more than 89 mole percent of Si02. problème de volatilisation de matière radio-actives soit ré- D'un point de vue pratique, la limite supérieure à la quan- problem of volatilization of radioactive material either re- From a practical point of view, the upper limit to the quan- duit, il n'est pas complètement éliminé. De plus, la composi- 15 tité de matière radio-active contenue dans les articles en verre tion de verre résultante présente une durabilité chimique sera déterminée, dans une certaine mesure, par des facteurs grandement réduite et des vitesses accrues de diffusion des tels que: la concentration, la forme et le type de la matière ra- duit, it is not completely eliminated. In addition, the composition of radioactive material contained in the glassware resulting glass has chemical durability will be determined, to some extent, by greatly reduced factors and increased rates of diffusion such as: the concentration, form and type of the material ions pour les matières radio-actives qui s'y trouvent présentes, dio-active encapsulée dans l'article en verre, la fraction en vo- ions for the radioactive materials present there, dio-active encapsulated in the glass article, the fraction in vo- Plus cette vitesse de diffusion est grande, plus faible est la ca- lume de pores, s'il ya en a, dans le récipient en verre, la quan- The higher this diffusion speed, the lower the pore size, if any, in the glass container, the amount pacité du verre de maintenir les matières radio-actives immo- 20 tité éventuelle de tout garnissage de verre dans le récipient en bilisées dans sa matrice. Pour l'emprisonnement à long terme verre, les diverses techniques utilisées pour encapsuler la ma- ability of the glass to maintain the radioactive materials as possible immobility of any glass lining in the baking container in its matrix. For long-term glass imprisonment, the various techniques used to encapsulate the ma- des déchets radio-actifs, comme exigé par les normes actuel- tière radio-active dans le récipient en verre et d'autres les, ces compositions de verre antérieures sont insuffisantes. facteurs. radioactive waste, as required by current radioactive standards in the glass container and others, these prior glass compositions are insufficient. factors. A la différence des procédés d'emprisonnement dans le Les matières radio-actives qui peuvent être concentrées, Unlike the imprisonment processes in the radioactive materials which can be concentrated, verre, les procédés selon la présente invention permettent 25 encapsulées et immobilisées dans le récipient en verre selon la qu'on reste maître des matières radio-actives qui ont tendance présente invention comprennent des éléments radio-actifs glass, the methods according to the present invention allow 25 encapsulated and immobilized in the glass container according to which one remains master of radioactive materials which tend to present invention include radioactive elements à la volatilisation aux températures élevées utilisées dans le (isotopes naturels et isotopes artificiels existant sous la forme procédé d'emprisonnement, permettant ainsi l'élimination de liquides ou de matières solides dissoutes ou dispersées dans des dangers pour l'environnement dus à la libération possible des liquides ou des gaz), dans une forme combinée ou non volatilization at high temperatures used in the (natural isotopes and artificial isotopes existing in the form of imprisonment process, thus allowing the elimination of liquids or dissolved or dispersed solids in environmental hazards due to possible release liquids or gases), whether combined or not à l'atmosphère de matière radio-active volatilisée et évitant la 30 c'est-à-dire sous la forme d'anions, de cations, une forme mo- to the atmosphere of volatilized and avoiding radioactive material ie in the form of anions, cations, a mo- nécessité de prévoir des techniques et un matériel élaborés léculaire ou non-ionique ou la forme élémentaire), comme les pour la recapturer et/ou pour s'en débarrasser de nouveau. éléments suivants et leurs cations: rubidium, strontium, les need to provide elaborate techniques and material (non-ionic or non-ionic or elementary form), such as to recapture it and / or to get rid of it again. following elements and their cations: rubidium, strontium,
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3047697A1 (en) * 1980-12-18 1982-07-15 Deutsche Gesellschaft für Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH, 3000 Hannover "DEVICE FOR RECEIVING AND TRANSPORTING RADIOACTIVE LIQUIDS"
DE3144754A1 (en) * 1981-11-11 1983-05-19 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe MOLDED BODY FOR INTEGRATING RADIOACTIVE WASTE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
FR2563936B1 (en) * 1984-05-04 1989-04-28 Sgn Soc Gen Tech Nouvelle PROCESS FOR COATING AND STORING DANGEROUS MATERIALS, PARTICULARLY RADIOACTIVE, IN A MONOLITHIC CONTAINER, DEVICE FOR IMPLEMENTING THE PROCESS AND PRODUCT OBTAINED
DE3841219A1 (en) * 1988-12-07 1990-06-13 Siemens Ag Process for treating refuse polluted with heavy metals
JPH0721556B2 (en) * 1988-03-28 1995-03-08 動力炉・核燃料料開発事業団 Method for melting and solidifying glass of radioactive waste liquid with suppressed formation of gaseous ruthenium
DE4405558A1 (en) * 1994-02-16 1995-08-17 Reetz Teja Prof Dr Rer Nat Hab Waste prod. disposal in evaporative water recycling plant
DE102015112164B4 (en) 2014-10-22 2023-07-20 Dieter Pfaltz Spherical disposal container made of glass for pollutants
CN109961868B (en) * 2019-03-21 2022-03-15 西南科技大学 Radioactive pollution graphite burning process
CN113200681B (en) * 2021-05-21 2022-05-27 西南科技大学 Preparation method of fluorite-based glass ceramic substrate for solidifying molybdenum-containing high radioactive nuclear waste

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3640888A (en) * 1969-12-11 1972-02-08 Atomic Energy Commission Californium-252 neutron source and method of making same
US4110096A (en) * 1974-04-22 1978-08-29 Macedo Pedro B Method of precipitation of a dopant in a porous silicate glass
US4056112A (en) * 1974-05-02 1977-11-01 Calvin Calmon Containment and removal of radioactive spills by depositing a crosslinked ion exchange composition in a dry form over region of spill
SE7414410L (en) * 1974-11-15 1976-05-17 Atomenergi Ab METHOD OF REMOVAL AND INJAMINATION OF A RADIOACTIVE ISOTOPE FROM A WATER SOLUTION
DE2534014C3 (en) * 1975-07-30 1980-06-19 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe Thermodynamically stable glass ceramic product with radionuclides for the disposal of radioactive waste and process for its production
FR2369659A1 (en) * 1976-11-02 1978-05-26 Asea Ab PR
IL54316A (en) * 1977-04-04 1982-01-31 Macedo Pedro B Fixation of radioactive materials in a glass matrix

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