EP0022032B1 - Dispositif et procédé pour réaliser des échanges dans les bassins de stockage de substances radioactives - Google Patents

Dispositif et procédé pour réaliser des échanges dans les bassins de stockage de substances radioactives Download PDF

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EP0022032B1 EP80400981A EP80400981A EP0022032B1 EP 0022032 B1 EP0022032 B1 EP 0022032B1 EP 80400981 A EP80400981 A EP 80400981A EP 80400981 A EP80400981 A EP 80400981A EP 0022032 B1 EP0022032 B1 EP 0022032B1
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/34—Disposal of solid waste

Definitions

  • the present invention relates to a method and devices for carrying out exchanges in storage basins for radioactive products.
  • radioactive substances for example waste or contaminated products
  • the water in these basins must undergo exchanges which are either thermal exchanges or ionic exchanges.
  • FIG. 5 on page 47 of said article represents an exchanger immersed in liquid sodium filling the vessel of the reactor core.
  • This exchanger is traversed by liquid sodium of external origin in order to extract calories from the reactor core. It will be noted that this exchanger does not include a pump for setting in motion the sodium in the tank through the exchanger.
  • the present invention therefore relates to a system for carrying out heat and / or ionic exchanges and / or filtrations on the water of a storage tank for radioactive substances, system comprising at least one exchange unit and characterized in that it comprises a base resting on the bottom of the basin and comprising means allowing the water to leave the basin through said bare, and a flaring enabling it to receive a cartridge containing the exchange and / or filtration device, this cartridge comprising at its lower part means for adapting to said flaring of said base and at its upper part a flaring for receiving a castle for circulating the water of the swimming pool and the circulation castle comprising at its base a device adapting to said flaring of said cartridge and a low or medium pressure pump actuated by a motor, the entire exchange unit, with the exception of said motor, being immersed in the water of the storage tank of radioactive substances.
  • It also relates to a method for carrying out, on the water of a storage tank for radioactive substances, the thermal and / or ionic exchanges and / or the filtrations necessary for the proper functioning of said tank, process in which at least one of said ones is used exchange units.
  • exchange unit we mean a group (or element) individualized, independent and, therefore, interchangeable.
  • the exchange unit will consist of a device ensuring the circulation of water from the basin at low or medium pressure and of one or more supplied heat exchange elements, d firstly, in basin water by said device ensuring the circulation of the basin water and, secondly, by an external element ensuring a circulation of a cooling fluid.
  • exchange we mean all operations of a physical or chemical nature involving a transfer between the water (or the materials present in the water) of the basins and an element responsible for ensuring a certain treatment of this water. It can be a heat exchange where calories are exchanged, through a wall, between water and an external fluid; it can be a purification of water by filtration; it can be an exchange between ions contained in water and ions of an ion exchanger.
  • the exchange part 4 can simply be constituted by a filter whose object is to physically purify the water in the basin; it can also be a device comprising one or more beds of ion exchange resins.
  • exchange devices should be used in which the pressure drop in the basin water will be low enough for the supply of these devices to be ensured by low or medium pressure circulation devices.
  • said bed may advantageously have the shape of a basket in the shape of an O-ring containing the resin in the form of particles of suitable particle size. , said basket being crossed from the periphery towards its center by the water of the basin.
  • thermo and / or ionic exchanges (with or without filtration), which in particular allows said ionic exchanges to be effected at a controlled and adequate temperature.

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  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)
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Description

  • La présente invention concerne un procédé et des dispositifs pour réaliser des échanges dans les bassins de stockage de produits radioactifs.
  • On sait que des substances radioactives (par exemple des déchets ou des produits contaminés) diovent être conservées dans des bassins remplis d'eau. L'eau de ces bassins doit subir des échanges qui sont soit des échanges thermiques, soit des échanges ioniques.
  • Jusqu'à ce jour, ces échanges étaient effectués dans des échangeurs situés en dehors des bassins, ce qui nécessitait l'utilisation de pompes pour véhiculer l'eau de ces bassins jusqu'aux échangeurs. Un tel système a été décrit en détail dans la communication de B. GUSTAFSSON et alias: "A central spent fuel storage in Sweden" pages 119 à 130, publiée dans les Proceedings of the NEA Seminar-Madrid, June 78.
  • On a déja décrit (GB-A 916 064) des dispositifs d'échange thermique, en eux-mêmes connus, utilisés dans un château de transport de composés radioactifs. Ces dispositifs ne sont pas autonomes, c'est-à-dire indépendants du château.
  • On a également décrit (US-A 3 917 953) un dispositif permettant l'introduction d'un fût de stockage de combustibles irradiés dans un conteneur de transport, dispositif par lequel on peut décontaminer la paroi dudit fût par lavage.
  • Il est en outre connu de plonger un échangeur de chaleur dans la cuve contenant le coeur d'un surgénérateur (article paru dans Nuclear Engineering International, Vol. 23, n° 272-Juin 1978, pages 43 à 60). En particulier, la figure 5 de la page 47 dudit article représente un échangeur plongé dans le sodium liquide emplissant la cuve du coeur du réacteur. Cet échangeur est parcouru par du sodium liquide d'origine externe dans le but d'extraire des calories au coeur du réacteur. On remarquera que cet échangeur ne comporte pas de pompe pour mettre en mouvement le sodium de la cuve à travers l'échangeur.
  • Il a été trouvé, et c'est là l'objet de la présente invention, qu'il était souhaitable, d'une part, que les échanges soient effectués dans des échangeurs directement plongés dans l'eau des bassins et, d'autre part, que lesdits échangeurs soient d'une technologie telle que la circulation de l'eau des bassins, à travers ces échangeurs, puisse être réalisée à l'aide de dispositifs à basse ou moyenne pression.
  • La présente invention concerne donc un système pour réaliser des échanges thermiques et/ou ioniques et/ou des filtrations sur l'eau d'un bassin de stockage de substances radioactives, système comportant au moins une unité d'échange et caractérisé en ce qu'il comporte une base reposant sur le fond du bassin et comportant des moyens permettant la sortie de l'eau du bassin à travers ladite bare, et un evasement lui permettant de recevoir une cartouche contenant le dispositif d'échange et/ou de filtration, cette cartouche comportant à sa partie inférieure des moyens pour s'adapter audit évasement de ladite base et à sa partie supérieure un évasement pour recevoir un chateau de circulation de l'eau de la piscine et le château de circulation comportant à sa base un dispositif s'adaptant audit évasement de ladite cartouche et une pompe basse ou moyenne pression actionnée par un moteur, l'ensemble de l'unité d'échange, à l'exception dudit moteur, étant immergé dans l'eau du bassin de stockage de substances radioactives.
  • Elle concerne également un procédé pour réaliser, sur l'eau d'un bassin de stockage de substances radioactives, les échanges thermiques et/ou ioniques et/ou les filtrations nécessaires au bon fonctionnement dudit bassin, procédé dans lequel on utilise au moins une desdites unités d'échange.
  • Par unité d'échange, on entend un groupe (ou un élément) individualisé, indépendant et, de ce fait, interchangeable. Ainsi, lorsqu'on réalise un échange thermique, l'unité d'échange sera constituée d'un dispositif assurant la circulation de l'eau du bassin à basse ou moyenne pression et d'un ou plusieurs éléments d'échanges thermiques alimentés, d'une part, en eau du bassin par ledit dispositif assurant la circulation de l'eau du bassin et, d'autre part, par un élément extérieur assurant une circulation d'un fluide de refroidissement. Par échange, on entend toutes les opérations de nature physique ou chimique impliquant un transfert entre l'eau (ou les matériaux présents dans l'eau) des bassins et un élément chargé d'assurer un certain traitement de cette eau. Il peut s'agir d'échange thermique où des calories sont échangées, à traverse une paroi, entre l'eau et un fluide extérieur; il peut s'agir d'une purification de l'eau par une filtration; il peut s'agir d'un échange entre des ions contenus dans l'eau et des ions d'un échangeur ionique.
  • L'invention sera mieux comprise en se référant à la figure unique qui représente, en coupe, le bord d'un bassin de stockage de substances radioactives dans lequel est plongé un groupe d'échange (thermique) selon l'invention.
  • Sur cette figure on a schématisé:
    • - en 1 une paroi latérale verticale, généralement revêtue d'acier inoxydable, du bassin,
    • - en 2 le fond de ce bassin également revêtu d'acier inoxydable,
    • en 3 une base, reposant sur le fond du bassin, pouvant recevoir la partie échange proprement dite de l'échangeur; cette base est généralement terminée à sa partie supérieure par un évasement permettant une mise en place plus aisée de la partie échange proprement dite; cette base est de préférence maintenue au fond du bassin par un dispositif à démontage à distance facile comme par exemple un dispositif à baïonnette; enfin cette base est munie d'ouverture permettant la sortie de l'eau du bassin après passage de celle-ci dans l'échangeur,
    • en 4 la partie échange proprement dite. Cette partie est par exemple un échangeur thermique tubulaire ou un échangeur ionique comportant un ou plusieurs lits d'échange; sur la figure unique on a schématisé un échangeur thermique tubulaire. Cette partie échange 4 se met en place sur la base 3 grâce à sa forme basse légèrement conique qui correspond à l'évasement de la base; l'extrémité haute de cette partie échange est elle-même évasée de façon à recevoir le "château" de circulation. Le fluide de refroidissement est amené à cette partie échange au moyen de tubes 5 de préférence flexibles et aisément démontables; ce fluide peut être par exemple de l'eau non polluée dont la circulation est assurée par une pompe convenable immergée ou non immergée et dont le refroidissement est assuré par un échangeur (par exemple eau/air) situé hors du bassin; sur la figure on a schématisé une telle pompe et un tel échangeur; mais ce fluide peut être également un liquide vaporisable connu.
    • -en 6 le château de circulation de l'eau du bassin; ce château vient s'emboîter par une partie basse conique dans l'évasement de la partie haute de 4. Ce château est essentiellement constitué par un moteur 7 situé hors du bassin qui entraîne une hélice 8 laquelle assure l'aspiration de l'eau du bassin à travers une ou plusieurs ouvertures 9 et le refoulement de cette eau, à travers la partie échange 4, jusqu'à l'ouverture pratiquée dans la base 3. On peut utiliser d'autres dispositifs de circulation de l'eau qui celui (moteur-hélice) représenté sur la figure; il est cependant essentiel, pour pouvoir bénéficier de tous les avantages de l'invention, que la partie échange ne provoque qu'une faible perte de charge de l'eau du bassin et que, par conséquent, o'n puisse utiliser des dispositifs de circulation du type à basse ou moyenne pression.
  • La partie échange 4 peut être simplement constituée par un filtre dont l'objet est d'épurer physiquement l'eau du bassin; elle peut être également un dispositif comportant un ou plusieurs lits de résins d'échanges ioniques.
  • Dans tous les cas, il conviendra d'employer des dispositifs d'échanges dans lesquels la perte de charge de l'eau du bassin sera suffisamment faible pour que l'alimentation de ces dispositifs soit assurée par des appareils de circulation à basse ou moyenne pression. Ainsi par exemple dans le cas où la partie échange est constituée par un lit de résines d'échanges ioniques, ledit lit pourra avantageusement avoir la forme d'un panier en forme d'un cylindre torique contenant la résine sous forme de particules de granulométrie convenable, ledit panier étant traversé de la périphérie vers son centre par l'eau du bassin.
  • Les avantages des nouveaux groupes d'échange plongés dans les bassins sont nombreux; on peut citer par exemple:
    • l'absence de circulation de l'eau polluée des bassins à l'extérieur de ces bassins,
    • - le fait que l'on n'ait pas à utiliser, pour faire circuler l'eau des bassins, de pompes, avec presse-étoupe et des vannes, délivrant de l'eau sous pression élevée,
    • - la facilité de montage et de démontage des groupes d'échange, et l'autonomie énergétique que peut assurer, dans certains cas, un système de récupération d'énergie mécanique jumelé au système de refroidissement de l'eau des bassins.
  • Il est également possible selon la présente invention de réaliser, dans un même échangeur, des échanges thermiques et/ou ioniques (avec ou sans filtration) ce qui permet notamment d'effecteur lesdits échanges ioniques à une température contrôlée et adéquate.

Claims (4)

1. Système pour réaliser des échanges thermiques et/ou ioniques et/ou des filtrations sur l'eau d'un bassin de stockage de substances radioactives, système comportant au moins une unité d'échange, caractérisé en ce qu'il comporte une base (3) reposant sur le fond . du bassin et comportant des moyens permettant la sortie de l'eau du bassin à travers ladite base et un evasement lui permettant de recevoir une cartouche (4) contenant le dispositif d'échange et/ou de filtration, cette cartouche comportant à sa partie inférieure des moyens pour s'adapter audit évasement de ladite base et à sa partie supérieure un évasement pour recevoir un château de circulation (6) de l'eau de la piscine et le château de circulation (6) comportant à sa base un dispositif s'adaptant audit évasement de ladite cartouche (4) et une pompe basse ou moyenne pression (8) actionnée par un moteur (7), l'ensemble de l'unité d'échange, à l'exception dudit moteur (7), étant immergé dans l'eau du bassin de stockage de substances radioactives.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour réaliser un échange thermique et que le dispositif d'échange est constitué par un échangeur connu, dans lequel circule, d'une part, l'eau du bassin et, d'autre part, une eau de refroidissement provenant de l'extérieur du bassin.
3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour réaliser un échange ionique et que le dispositif d'échange est constitue par un lit d'échange qui a la forme d'un panier torique contenant l'échangeur, traversé à la périphérie vers son centre par l'eau du bassin.
4. Procédé pour réaliser, sur l'eau d'un bassin de stockage de substances radioactives, les échanges thermiques et/ou ioniques et/ou les filtrations nécessaires au bon fonctionnement dudit bassin, caractérisé en ce que l'on utilise au moins un système selon l'une des revendications 1 à 3.
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