Claims (5)
REVENDICATIONS
1. Procédé d'enrobage de déchets radio-actifs, caractérisé par le fait que l'on réalise un mélange comprenant les déchets radio-actifs en saturation dans leur eau de stockage, une résine et un monomère, pour former une émulsion avec les déchets radio-actifs, leur eau, la résine et le monomère, et qu'un liant hydraulique qui comprend des produits réagissant hydrauliquement avec l'eau ou un mélange de tels produits est ajouté à cette émulsion pour réaliser un béton.1. Process for coating radioactive waste, characterized in that a mixture is produced comprising the radioactive waste in saturation in their storage water, a resin and a monomer, to form an emulsion with the waste radioactive substances, their water, the resin and the monomer, and that a hydraulic binder which comprises products which react hydraulically with water or a mixture of such products is added to this emulsion to produce a concrete.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine est une résine polyester, de préférence un polyester non saturé.2. Method according to claim 1, characterized in that the resin is a polyester resin, preferably an unsaturated polyester.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le monomère est non saturé.3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the monomer is unsaturated.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute un agent stabilisant à l'émulsion.4. Method according to claim 1, characterized in that a stabilizing agent is added to the emulsion.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit liant hydraulique comprend un ou plusieurs des constituants suivants: la pouzzolane, la chaux et le ciment.5. Method according to claim 1, characterized in that said hydraulic binder comprises one or more of the following constituents: pozzolan, lime and cement.
La présente invention concerne un procédé d'enrobage de déchets radio-actifs.The present invention relates to a process for coating radioactive waste.
Les problèmes en rapport avec des déchets plus ou moins fortement radio-actifs en provenance particulièrement des réacteurs nucléaires se posent de plus en plus sans que l'on ait trouvé jusqu'à maintenant de solutions satisfaisantes.Problems relating to more or less highly radioactive waste originating in particular from nuclear reactors are increasingly being posed without satisfactory solutions having been found up to now.
Un des problèmes réside dans le choix de la technique d'emballage ou d'enrobage des déchets radio-actifs.One of the problems lies in the choice of packaging or encapsulation technique for the radioactive waste.
Par déchets radio-actifs, on comprend, outre les matières contenant des produits radio-actifs et se présentant par exemple sous forme de billes de résines échangeuses d'ions chargées de produits chimiques rares, radio-actives et mélangées à de l'eau (environ 50%) pratiquement en saturation, également des boues radio-actives contenant par exemple des fluorates ou fluorures d'uranium.Radioactive waste includes, in addition to materials containing radioactive products and in the form, for example, of beads of ion exchange resins loaded with rare chemical products, radioactive and mixed with water ( approximately 50%) practically in saturation, also radioactive sludges containing for example fluorates or fluorides of uranium.
Deux solutions principales consistent actuellement à enrober les déchets radio-actifs, mis de préférence d'abord sous forme de petites billes ou de perles, respectivement avec du verre ou du ciment synthétique.Two main solutions currently consist in coating the radioactive waste, preferably put first in the form of small balls or pearls, respectively with glass or synthetic cement.
Cette dernière solution prévoit la fabrication de réservoirs en béton ou en métal à remplir avec les déchets radio-actifs sous forme de perles et de ciment synthétique Synroc. Le Synroc a été développé en Australie par le professeur T. Ringwood à l'Université nationale d'Australie.This last solution involves the manufacture of concrete or metal tanks to be filled with radioactive waste in the form of beads and Synroc synthetic cement. Synroc was developed in Australia by Professor T. Ringwood at the Australian National University.
Des essais ont cependant révélé des problèmes avec la stabilité du Synroc. Ce matériau a tendance à être détruit partiellement par des acides formés en tant que produit de réaction de la radiation des déchets radio-actifs et de l'eau se trouvant dans le Synroc.Testing, however, revealed issues with the Synroc's stability. This material tends to be partially destroyed by acids formed as a reaction product of radioactive waste radiation and water in the Synroc.
De meilleurs résultats ont été obtenus en essayant d'immobiliser les billes ou les perles de matière radio-active dans des blocs en verre. Puisque le verre ne présente pas de cristaux individuels, par exemple des métaux ordinaires, la matière radio-active ne peut pas fuir à travers le bloc de verre enrobant les déchets radio-actifs.Better results have been obtained by trying to immobilize the balls or beads of radioactive material in glass blocks. Since the glass does not have individual crystals, for example ordinary metals, the radioactive material cannot leak through the block of glass encapsulating the radioactive waste.
La procédure d'enrobage est la suivante: on ajoute aux déchets radio-actifs, de préférence sous forme de billes ou de perles, de l'acide borique, du sable et de l'hydroxyde de lithium. Cette masse est ensuite chauffée à plus de 1000°C avant de la laisser se refroidir sous forme de corps cylindriques. Ces corps sont finalement enfermés dans des récipients en métal. Cependant, cette méthode n'est pas avec certitude sans danger au moment où de l'eau pourrait pénétrer d'une manière ou d'une autre dans la masse vitrifiée.The coating procedure is as follows: boric acid, sand and lithium hydroxide are added to the radioactive waste, preferably in the form of balls or beads. This mass is then heated to more than 1000°C before allowing it to cool in the form of cylindrical bodies. These bodies are finally locked up in metal containers. However, this method is not with certainty without danger at the moment that water could somehow penetrate into the vitrified mass.
Le problème qui se pose en rapport avec l'invention est le blocage, à l'intérieur d'un béton, des billes de résines échangeuses d'ions chargées de produits chimiques rares, radio-actives et mélangées à de l'eau (50% environ) pratiquement en saturation.The problem which arises in connection with the invention is the blocking, inside a concrete, of the balls of ion exchange resins charged with rare chemical products, radioactive and mixed with water (50 % approximately) practically in saturation.
Il faut une étanchéité absolue du container qui doit retenir ces microbilles, car elles sont très avides d'eau et, lorsqu'elles absorbent de l'eau, leur volume augmente en développant des contraintes si importantes qu'elles désorganisent le béton des containers et les font éclater (donc risques de fuites des produits radio-actifs, comme expliqué plus haut).The container must be absolutely watertight and must retain these microbeads, because they are very thirsty for water and, when they absorb water, their volume increases, developing stresses so great that they disorganize the concrete of the containers and cause them to burst (therefore risk of leaks of radioactive products, as explained above).
Il y a actuellement plusieurs procédés d'enrobage qui font entrer en ligne de compte soit des polymères (procédé allemand Mowa),There are currently several coating processes which take into account either polymers (German Mowa process),
soit du polystyrène (procédé Setrag). Aucun de ces procédés ne donne complète satisfaction soit par manque de stabilité dimension-nelle, soit par lixiviation des ions de césium en particulier.or polystyrene (Setrag process). None of these methods gives complete satisfaction either for lack of dimensional stability, or by leaching of cesium ions in particular.
La présente invention vise un nouveau type d'enrobage de déchets radio-actifs.The present invention relates to a new type of coating for radioactive waste.
Le procédé d'enrobage selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on réalise un mélange comprenant les déchets radio-actifs en saturation dans leur eau de stockage, une résine et un monomère pour former une émulsion avec les déchets radio-actifs, leur eau, la résine et le monomère, et qu'un liant hydraulique qui comprend des produits réagissant hydrauliquement avec l'eau ou un mélange de tels produits est ajouté à cette émulsion pour réaliser un béton.The coating process according to the invention is characterized in that a mixture is produced comprising the radioactive waste in saturation in their storage water, a resin and a monomer to form an emulsion with the radioactive waste. , their water, the resin and the monomer, and that a hydraulic binder which comprises products which react hydraulically with water or a mixture of such products is added to this emulsion to produce a concrete.
La résine utilisée est de préférence un polyester non saturé.The resin used is preferably an unsaturated polyester.
Des émulsions particulièrement utiles sont par exemple décrites dans les brevets américains N05 4115336 et 4204988 et australiens N°s 513486 et 515778.Particularly useful emulsions are, for example, described in US Pat. Nos. 4115336 and 4204988 and Australian Pat. Nos. 513486 and 515778.
Le procédé d'enrobage selon l'invention consiste donc en fait à réaliser une émulsion, par exemple une émulsion suivant les brevets américains Nos 4115336 et 4204988 et australiens Nos 513486 et 515778, en se servant de l'eau de stockage des billes puis, avec cette émulsion, toujours suivant le procédé, à réaliser un béton.The coating process according to the invention therefore consists in fact of producing an emulsion, for example an emulsion according to American patents Nos. 4115336 and 4204988 and Australian patents Nos. 513486 and 515778, using the ball storage water then, with this emulsion, still following the process, to produce a concrete.
Seule l'eau libre du stockage est utilisée pour l'émulsion, les microbilles restant saturées. Lorsque le ciment est ajouté au mélange, l'émulsion se détruit. Le polymère enrobe les microbilles et leur eau interne, tandis que l'eau est absorbée par le ciment. Les billes enrobées ne peuvent plus perdre d'eau et, puisque en état saturé, ne peuvent plus en reprendre non plus.Only the free water from storage is used for the emulsion, the microbeads remaining saturated. When cement is added to the mixture, the emulsion breaks down. The polymer coats the microbeads and their internal water, while the water is absorbed by the cement. The coated balls can no longer lose water and, since in a saturated state, can no longer take it back either.
L'invention est décrite ci-après à l'aide d'un exemple précis.The invention is described below using a specific example.
500 kg d'une résine réalisée par exemple suivant les brevets américains Nos 4115336 et 4204988 et australiens Nos 513486 et 515778 sont déposés dans un container.500 kg of a resin produced for example according to American patents Nos. 4115336 and 4204988 and Australian patents Nos. 513486 and 515778 are deposited in a container.
Alors qu'une turbine entre en action, 600 kg de déchets radioactifs ainsi que leur eau de stockage sont ajoutés progressivement afin de créer une émulsion.As a turbine kicks in, 600 kg of radioactive waste and its storage water are gradually added to create an emulsion.
De façon à stabiliser cette émulsion, on ajoute 5 kg d'une silice colloïdale (Aérosil de Degussa) ainsi que 10 kg d'oxyde de titane et 3 kg d'oxyde d'antimoine.In order to stabilize this emulsion, 5 kg of a colloidal silica (Aerosil from Degussa) are added as well as 10 kg of titanium oxide and 3 kg of antimony oxide.
Le poids total de ce mélange est de 1618 kg mais, en fait, l'émulsion vraie n'est que de 650 kg puisque, dans les 600 kg du mélange microbilles, il n'y a en fait que 150 kg d'eau libre utilisable pour créer l'émulsion. (Décomposition des 600 kg: 300 kg de billes solides, 150 kg d'eau interne, 150 kg d'eau libre.)The total weight of this mixture is 1618 kg but, in fact, the true emulsion is only 650 kg since, in the 600 kg of the microbead mixture, there is in fact only 150 kg of free water used to create the emulsion. (Decomposition of the 600 kg: 300 kg of solid balls, 150 kg of internal water, 150 kg of free water.)
Pour réaliser un béton correct, il ne faut donc ajouter le liant hydraulique qu'en fonction de 650 kg d'émulsion.To produce correct concrete, the hydraulic binder should therefore only be added to 650 kg of emulsion.
Dans cet exemple, en tenant compte d'un rapport émulsion/ci-ment de 4/5, on a ajouté 812 kg d'un liant hydraulique constitué par 567 kg de ciment Portland et 245 kg de pouzzolane ainsi que 26 kg de catalyseur (4% en poids d'émulsion). Le mélange ciment/pouzzolane a été effectué dans le but de bloquer certains ions de césium, suite à la propriété particulière de blocage de ces ions par la pouzzolane.In this example, taking into account an emulsion/cement ratio of 4/5, 812 kg of a hydraulic binder consisting of 567 kg of Portland cement and 245 kg of pozzolana as well as 26 kg of catalyst ( 4% by weight emulsion). The cement/pozzolan mixture was made with the aim of blocking certain cesium ions, following the particular property of blocking these ions by pozzolan.
Des agrégats peuvent être ajoutés au béton ainsi réalisé, par exemple du sulfate de baryte ou de la colémanite, qui, par suite de leur haut poids moléculaire, peuvent également être utilisés pour le blocage de certaines radiations.Aggregates can be added to the concrete thus produced, for example baryta sulphate or colemanite, which, due to their high molecular weight, can also be used for the blocking of certain radiations.
Les relations entre l'indice acide et l'indice OH des résines ainsi que le nombre particulier d'indice OH sont comme suit: indice OH compris entre 45 et 100, indice acide/indice OH de 0,20 à 0,50.The relationships between the acid index and the OH index of the resins as well as the particular number of OH index are as follows: OH index between 45 and 100, acid index/OH index from 0.20 to 0.50.
55
1010
1515
2020
2525
3030
3535
4040
4545
5050
5555
6060
6565