EP0026700A1 - Procédé d'élimination des éléments métalliques lourds en suspension dans un liquide - Google Patents

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EP0026700A1
EP0026700A1 EP19800401343 EP80401343A EP0026700A1 EP 0026700 A1 EP0026700 A1 EP 0026700A1 EP 19800401343 EP19800401343 EP 19800401343 EP 80401343 A EP80401343 A EP 80401343A EP 0026700 A1 EP0026700 A1 EP 0026700A1
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EP
European Patent Office
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liquid
particles
adjuvant
suspension
ferromagnetic
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EP19800401343
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EP0026700B1 (fr
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Lucien Dolle
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/28—Magnetic plugs and dipsticks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B03C1/01—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by addition of magnetic adjuvants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18—Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid

Definitions

  • the present invention relates to a process for removing heavy metallic elements suspended in a liquid.
  • irradiated fuels from the electro-nuclear industry are reprocessed in order, in particular, to recover the fissile materials contained in the irradiated elements by separating them from the fission products.
  • these fuels are dissolved in a nitric medium. After complete dissolution and adjustment of the acidity and the uranium concentration, the solution is subjected to several solvent extractions in order to firstly rid the uranium and plutonium of the fission products associated with them, then to separate them from each other.
  • fission products present in irradiated fuels such as ruthenium for example, are not very soluble in the nitric medium from the dissolver in the reprocessing chain.
  • ruthenium 106 is abundantly produced by the fission of uranium, deposits of ruthenium form and strongly contaminate the walls of the components of the reprocessing chain which contain the nitric solutions.
  • This problem is solved according to the present invention. Indeed, it specifically relates to a process for the elimination of metal particles of this size suspended in a liquid.
  • This process is particularly applicable to the removal of heavy metallic elements such as ruthenium in suspension in nitric solutions for reprocessing irradiated fuel elements in nuclear reactors. However, it also applies to the filtration of other liquids laden with insoluble metallic particles, such as for example the water in storage pools for irradiated fuel elements.
  • the method according to the present invention is based on the use of a finely divided ferromagnetic filter aid, in order to separate, by means of a magnetic field, the insoluble heavy metal elements which could not be effectively extracted by other means.
  • heavy elements is meant particles whose mass is large relative to that of the particles of the ferromagnetic adjuvant used.
  • ruthenium particles and as an adjuvant of magnetite a fraction im bearing ruthenium particles has a diameter of a few tenths of a micron, and magnetite has a diameter distribution curve which has a maximum around 0.2um; moreover, the density of ruthenium is close to 12, and due to the agglomeration of the particles of magnetic adjuvant in suspension these have an apparent density even notably lower than the density of the homogeneous massive magnetite which is close to 5.
  • an apparent density of magnetite of 3 an average diameter of magnetite particles equal to 0.2u and a diameter of ruthenium particles equal to 0.6, we find that the mass ratio is equal to 108.
  • the insoluble elements are found in the solution in metallic form.
  • a nitric solution of irradiated fuels they cannot be included in a crystal lattice, such as for example a crystalline ferrite network, as can happen with other elements such as copper, manganese in a mixture of iron-based correction products in water at high temperature.
  • these elements cannot be the subject of an electrostatic attraction such as that which would be created between a ferromagnetic adjuvant and dielectric elements such as fibers, textiles, etc. Under these conditions, the forces of attraction between the particles of the ferromagnetic adjuvant and the metallic particles, of the force type of VAN der WAALS, cannot be sufficient to retain the latter.
  • the process according to the invention is based on the fact that the particles of this adjuvant tend to spontaneously agglomerate into larger grains.
  • the agglomeration is also the fact of the attraction of the tiny magnetic dipoles that become the particles of adjuvant if they undergo the effect of a magnetic field.
  • the larger particles that result from these phenomena, the last of which is called magnetic coagulation, are very spongy in nature. They contain a large amount of occluded fluid.
  • One or more non-ferromagnetic particles trapped according to this process in such a magnetite agglomerate are then naturally transported with it under the effect of a magnetic field gradient.
  • the magnetic field applied to said liquid in order to entrain the ferromagnetic particles can be created by various means.
  • this magnetic field is created by means of an electromagnetic filter.
  • filters are known. One will find in particular an example of description of it in French patents n ° 72 45277 filed on December 19, 1972 for "Electromagnetic filters for iron oxides” and n ° 76 04646 filed on February 19, 1976 for “Method of unclogging an electromagnetic filter ". They essentially consist of an envelope made of a non-magnetic material, filled with a magnetizable lining and placed inside a winding. The passage of an electric current in the winding causes the appearance of a magnetic field having the effect of magnetizing the lining, and correspondingly, causing the appearance of strong magnetic field gradients in the cavities of the latter.
  • the liquid containing the heavy metallic particles in suspension is passed through a magnetic filter, comprising at least one bar of ferromagnetic alloy permanently magnetized.
  • the stirring of the liquid and the application of a magnetic field are carried out by means of a single device constituted by a rotating shaft carrying permanent magnets whose neighboring poles are of the same polarity.
  • the ferromagnetic adjuvant particles are at drawn towards the magnetic poles where they are fixed, carrying with them the heavy metallic particles.
  • the metal powder was previously irradiated in a reactor in order to mark it with radioactive ruthenium 103, a gamma emitter.
  • radioactive ruthenium 103 a gamma emitter.
  • finely divided magnetite which was prepared separately by alkaline precipitation in a solution of ferrous iron, and whose particles initially measure from O, lum to a few ⁇ m, the stirring of the liquid is continued for a few minutes.
  • the yield is between 65 and 85%.
  • the adjuvant is said to be "static", that is to say that it is first fixed in the lining of an electromagnetic filter within the limit of the usable capacity thereof, the suspension of non-magnetic particles then being filtered by means of the pre-clogged electromagnetic filter.
  • This embodiment applies more particularly to the case where it is desired to limit the duration of contact of the adjuvant with a liquid which would risk dissolving it in undesirable quantities.
  • the ferromagnetic adjuvant then forms a layer of mud having a large surface in which the ruthenium particles are trapped.
  • the efficiency of the process according to the invention is enhanced by the fact that the speed vector of the particles to be separated must rotate by 90 °, when these go from one layer of balls to the next.
  • the inertia of these particles leads them to strike the surface of the balls arranged in their path and to remain fixed in the layer of ferromagnetic adjuvant.
  • the ferromagnetic adjuvant used is ferrite, or alternatively magnetite.
  • the various embodiments of the process for removing heavy metallic elements according to the invention lead to obtaining a dense sludge, constituted by a mixture of the ferromagnetic adjuvant and the heavy metallic elements.
  • this sludge is retained in the lining of the filter.
  • the sludge adheres to the poles of these magnets.
  • This dense sludge can be easily separated from the washing water by decantation.
  • the metal particles can then be separated from the magnetite, either to isolate them under a small volume of waste, or for the profitability of the metals which are the main constituents thereof.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the method according to the invention, in which a dynamic ferromagnetic adjuvant is used.
  • the container 1 contains a nitric solution of irradiated fuel 2 inside which there is a residue of insoluble fission products, including in particular ruthenium in the finely divided state, which must be eliminated to prevent its accumulation by deposition in the components of the dissolution and extraction workshop of the reprocessing plant.
  • an amount of magnetite is added to solution 2.
  • the optimal amount of magnetite to be added is determined by preliminary experiments.
  • the mass ratio of the quantities of ruthenium and magnetite is between 1/6 and 1/12.
  • the solution 2 is stirred for a certain time, in order to maintain in suspension and in intimate contact the insoluble particles and the particles of magnetite.
  • the duration of the contact in the nitric solution must however be limited so that the dissolution of the magnetite itself remains weak.
  • laboratory orientation experiments show that the agitation of the nitric solution can advantageously be limited to less than half an hour.
  • FIG. 1 by the general reference 3.
  • the latter comprises a rotating shaft 4 carrying permanent magnets 5 which may have the form of bars or horseshoes.
  • the number of magnets 5 is sufficient for them to be able to fix all the magnetite added to the solution 2.
  • These magnets 5 are arranged in such a way that their neighboring poles are of the same polarity, or, at least, if they are of polarity different, that they are far enough apart that they cannot exert one on the other an action capable of significantly reducing the gradient of the magnetic field near the neighboring poles.
  • the speed of rotation of the shaft 4 is limited so that the linear speed of the poles of the magnets 5 remains sufficiently low so that the attraction force exerted by these poles on the magnetite particles is greater than the tearing force that exerts on them the liquid by friction at the level of the polar faces.
  • the linear speed at the end of the poles can reach between 10 and 20 centimeters per second, when the viscosity of the liquid is of the same order of magnitude as that of water.
  • the linear speed to be chosen is inversely proportional to it.
  • the magnetic extraction is stopped by removing the agitator 3.
  • the magnets 5 are then loaded with sludge at their polar ends. These sludges naturally also retain a little solution containing plutonium and uranium which can be washed by rotating the agitator 3 at low speed in a container identical to container 1 and containing water. This water is renewed to remove the charge of sludge on the magnets 5.
  • This sludge is detached from the polar ends by means of water whose linear speed is sufficiently high.
  • the agitator 3 can be rotated in a container containing water with a speed of rotation such that the linear speed at the ends of the magnets 5 is greater than 40 cm per second.
  • a high speed water jet can be directed at these same ends, the rinsing water being collected in an initially empty container.
  • the agitator 3 is immediately reusable.
  • the subsequent treatment of the rinsing water consists in separating the magnetite in small volume with all the particles which it has entrained by prior sedimentation.
  • the aqueous effluent is then decontaminated by treatment with ion exchange resins.
  • Magnetite sludge can be condition born in the form of solid waste by a known method. If the recovery of platinum elements such as ruthenium is of interest, they are separated by an appropriate preliminary treatment of the sludge. For example, magnetite can be transformed by oxidation to a much more soluble form of iron, which can then be dissolved to separate insoluble platinoid elements such as ruthenium.
  • FIG 2 there is shown a second embodiment of the method according to the invention, in which a dynamic ferromagnetic adjuvant is used.
  • the electromagnetic filter has the general reference 10. It schematically comprises a non-magnetic envelope 12, partially filled with a magnetizable lining 14, and disposed inside a winding 16 supplied by a voltage source 20.
  • the magnetizable lining 14 consists of steel balls, steel the grade of which is chosen for its magnetic properties and its resistance to corrosion in nitric medium.
  • the lining 14 is supported by a grid 15.
  • An iron frame 17 formed of at least two stirrups constitutes with the lining 14 of the filter an agnetic circuit and limits the magnetic field of leakage.
  • Capacity 30 contains the nitric solution 2 of spent fuel.
  • This capacity 30 can be the dissolver or a relay capacity.
  • magnetite 2 is added to the nitric solution 2 at a rate of 3 g per 250 mg fraction of insoluble platinoid elements to be separated.
  • the nitric solution of irradiated fuel 2 heats up slightly under the effect of ionizing radiation from the fission products. It is stirred for some time by means of the agitator 31 so as to maintain in suspension in the nitric solution the magnetite and the insoluble particles including the platinoid fission products.
  • the contact time of the latter and of the solution 2 is preferably short, of the order of fifteen minutes.
  • the solution 2 is then filtered by means of the electromagnetic filter 10.
  • the lining 14 of the electromagnetic filter is magnetized by applying to the induction coils 16 a direct voltage adjusted so that the field of induction in the filter has a value between 0.1 and 0.3 Tesla.
  • the content of the capacitor 30 is then poured into the electromagnetic filter while continuing the agitation by means of the agitator 31 to prevent the sedimentation of the particles in this capacitor 30.
  • the ferromagnetic particles are transported from the zones with weak magnetic field towards the zones with strong magnetic field, that is to say towards the magnetic poles of the packing balls. By the play of magnetic forces, the magnetite particles cling to the balls.
  • the lining thus acts as a filter.
  • a solution of clarified fuel 35 is collected in a capacity of the dissolution chain shown diagrammatically in FIG. 2 by a container 40.
  • the lining 14 of the filter is clogged with a sludge consisting of magnetite and small particles of platinoid metals. This mud is washed with water in the filter 10, the magnetizing field remaining applied to the lining 14, which makes it possible to rid it of the residual nitric fuel solution which it contains.
  • the electromagnetic filter 10 is then unclogged. This unclogging can be carried out in different ways.
  • any other simple method may be used.
  • FIG. 3 shows an application to the dissolving chain of the irradiated fuel of the method of implementing the method according to the invention using a dynamic ferromagnetic adjuvant which has been described with reference to FIG. 2.
  • the reference 50 designates the dissolver constituting the head component of the dissolution chain.
  • the spent fuel is dissolved there according to a known method. It contains the nitric solution with insoluble particles of platinoid fission products as well as small fragments from the fuel claddings.
  • the nitric solution is withdrawn from the dissolver 50 and brought into contact with the magnetite in the capacity 30 provided with a mechanical stirrer 31.
  • the quantity of solution 2 thus treated in the capacity 30 is preference chosen in such a way that the additive charge 32 used corresponds to the capacity of an electromagnetic filter.
  • the capacity of an electromagnetic filter with ball filling is 2g of additive per kilogram of balls. Downstream of the capacity 30 are arranged two electromagnetic filters 10a and 10b operating in alternating sequence.
  • the second electromagnetic filter 10b takes over and similarly filters another suspension charge 2.
  • the effluent originating from the filtration of the nitric solution 2 constitutes the clarified nitric solution 35 which is directed towards the extractor 40.
  • the unclogging sludge 36 coming from the electromagnetic filters 10a and 10b are directed towards the waste treatment device common to the two filters, represented at 41 in FIG. 3.
  • the two filters operating alternately in filtration and regeneration make it possible to treat the nitric solution 2 added with the ferromagnetic adjuvant 32 by successive aliquots and avoids prolonged contact between the nitric medium and the adjuvant. This avoids the dissolution of the adjuvant in the nitric medium.
  • FIG 4 there is shown an embodiment of the method according to the invention, using a static ferromagnetic adjuvant.
  • This so-called "static" mode of implementation because the ferromagnetic filter aid is fixed in the lining of the electromagnetic filter prior to the filtration of the nitric solution, is preferable when it is desired to avoid prolonged contact of the magnetite with nitric solution.
  • the electromagnetic filter designated by the reference 10 is identical in all respects to that which has been described with reference to FIG. 2.
  • the first step consists in fixing inside the ball lining 14 of the filter 10, an appropriate amount of ferromagnetic adjuvant.
  • there is a capacity 60 independent of the dissolution chain containing a certain volume of water inside which a suspension of the ferromagnetic adjuvant is produced.
  • the volume of water contained in the capacity 60 is preferably reduced for reasons of convenience, but it is however sufficient for the suspension to be perfectly fluid, so as to distribute adjuvant over the entire lining 14 by saturation of layers successive.
  • Such a suspension can contain, for example, several tens of grams of magnetite per liter; it is prepared by introducing into the container 60 the quantity of magnetite corresponding approximately to the usable capacity of the electromagnetic filter 10, and by homogenizing it by stirring.
  • the value of this pH is around 9.5. When this value is reached, the suspension remains substantially homogeneous for a fairly long period and agitation becomes unnecessary.
  • the nitric solution of spent fuel 2 is contained in a capacity 30 of the dissolution chain.
  • This capacity can be the dissolver or a relay capacity.
  • the insoluble solid particles in suspension are kept by stirring by means of a stirrer 31.
  • the content of the container 60 is then filtered so as to fix the ferromagnetic adjuvant in the gar cleaning 14.
  • the effluent from the filter 10 consists of clear water 61 which is collected in a container 62. If the magnetite suspension has been homogenized at the pH of the isoelectric point, the adjuvant fixed in the packing of the filter must undergo a washing with water to extract the alkali residue therefrom.
  • the nitric solution of irradiated fuel 2 contained in the container 30 is then passed through the filter 10 thus pre-clogged, the quantity of the latter being chosen so that the approximate mass of insoluble platinoid elements which it contains corresponds to the ratio mass of ruthenium and ferromagnetic adjuvant contained in the filter allowing the best extraction yield.
  • the filter After fixing insoluble solid particles in the lining 14 of the filter 10, the filter is unclogged in a manner identical to that which has been described with reference to FIG. 2.
  • FIG 5 there is shown an application to the nitric dissolution chain of irradiated fuel of the mode of implementation of the method according to the present invention using a static ferromagnetic adjuvant described with reference to Figure 4.
  • the reference 50 designates a dissolver containing the nitric solution 2 to be filtered.
  • this dissolver 50 there is a capacity 90 containing the ferromagnetic adjuvant suspended in water stirred by means of an agitator 91.
  • the suspension of adjuvant in water is stabilized by alkalization until 'at pH at isoelectric point.
  • the operation of the filters 10a and 10b is alternative.
  • the filter 10b takes over from the filter 10a when the latter is being unclogged.
  • nitric effluents from filters 10a and 10b are a clarified nitric solution 35 which is collected in the extractor 40.
  • the water effluent (or moderately alkaline water) 37 resulting from the operation of placing the ferromagnetic adjuvant in the lining of the filters by filtration of the suspension contained in the capacity 90 is preferably collected in a capacity 42 and recycled in capacity 90.
  • the regeneration of the electromagnetic filters is carried out in a manner identical to that which has been described for the process using the dynamic ferromagnetic adjuvant.
  • the sludge 36 resulting from this unclogging is directed towards the waste treatment device common to the two filters and represented at 41 in FIG. 5.
  • the process for removing heavy metal particles according to the invention leads, in its various modes of implementation, to a dense mud easily separated from the washing water by decantation and which contains the insoluble fission products.
  • the latter can then be separated from the ferromagnetic adjuvant, either to isolate them under a small volume of waste, or with a view to the profitability of the platinoid metals which are the major constituents thereof.

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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Des particules lourdes métalliques en suspension dans un liquide (2) sont extraites par addition au liquide d'un adjuvant ferromagnétique finement divisé, à l'état de particules dont la masse apparente dans la suspension est relativement faible par rapport à celle d'une fraction importante des particules à éliminer, et par application d'un champ magnétique aux particules ferromagnétiques au moyen d'un filtre électromagnétique (10a, 10b). Le procédé s'applique particulièrement à l'élimination de particules métalliques en suspension dans une solution nitrique de retraitement de combustibles irradiés.

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé d'élimination des éléments métalliques lourds en suspension dans un liquide.
  • On sait que les combustibles irradiés issus de l'industrie électro-nucléaire sont retraités afin, en particulier, de récupérer les matériaux fissiles contenus dans les éléments irradiés en les séparant des produits de fission. A cette fin, ces combustibles sont mis en solution dans un milieu nitrique. Après complète dissolution et ajustage de l'acidité et de la concentration en uranium, la solution est soumise à plusieurs extractions par solvant afin, dans un premier temps, de débarrasser l'uranium et le plutonium des produits de fission qui leur sont associés, puis de les séparer l'un de l'autre.
  • Cependant, certains produits de fission présents dans les combustibles irradiés, comme par exemple le ruthénium, sont peu solubles dans le milieu nitrique issu du dissolveur dans la chaîne de retraitement. Comme le ruthénium 106 est abondamment produit par la fission de l'uranium, des dépôts de ruthénium se forment et contaminent fortement les parois des composants de la chaîne de retraitement qui contiennent les solutions nitriques.
  • A titre d'exemple, on trouve dans un dissolveur contenant une solution nitrique de combustible avec 300 grammes d'uranium par litre, une proportion de produits solides résultant de la présence d'environ 3 Kg d'éléments platinoides, d'environ 0,2 Kg de col- loides et de l'ordre de 2,8 Kg de résidus de gaines par tonne de combustible. Dans le mélange d'éléments platinoides, le ruthénium est de loin l'élément le plus abondant. En raison de ces inconvénients, on a cherché à éliminer le ruthénium en suspension dans les solutions nitriques de retraitement des combustibles nucléaires.
  • Les particules dont la taille atteint quelques microns peuvent être séparées de la solution nitrique par filtration ou par centrifugation. En revanche, les particules de ruthénium dont la taille est de l'ordre de ou inférieure au micron ne peuvent être éliminées par ces procédés classiques. Le problème de la formation de dépôts radioactifs provenant notamment du ruthénium dans les divers dispositifs constituant la chaîne de retraitement s'est donc posé dès la construction des premières usines de retraitement et n'a, jusqu'à présent, trouvé aucune solution.
  • Ce problème est résolu selon la présente invention. En effet, celle-ci a précisément pour objet un procédé permettant l'élimination de particules métalliques de cette taille en suspension dans un liquide.
  • Ce procédé s'applique particulièrement à l'élimination des éléments métalliques lourds tels que le ruthénium en suspension dans les solutions nitriques de retraitement des éléments combustibles irradiés dans les réacteurs nucléaires. Mais il s'applique également à la filtration d'autres liquides chargés de particules métalliques insolubles, tels que par exemple l'eau des piscines de stockage d'éléments combustibles irradiés.
  • Le procédé selon la présente invention repose sur l'utilisation d'un adjuvant ferromagnétique de filtration finement divisé, en vue de séparer, au moyen d'un champ magnétique, les éléments métalliques lourds insolubles qui n'ont pu être efficacement extraits par d'autres moyens. Par éléments lourds, on entend des particules dont la masse est grande relativement à celle des particules de l'adjuvant ferromagnétique utilisé. Ainsi, dans le cas des particules de ruthénium et en tant qu'adjuvant de la magnétite, une fraction importante des particules de ruthénium a un diamètre de quelques dizièmes de micron, et la magnétite a une courbe de répartition des diamètres qui présente un maximum aux environs de 0,2um ; par ailleurs, la densité du ruthénium est voisine de 12, et du fait de l'agglomération des particules d'adjuvant magnétique en suspension celles-ci ont une densité apparente encore notamment plus faible que la densité de la magnétite massive homogène qui est voisine de 5. Par exemple, pour une densité apparente de la magnétite de 3, un diamètre moyen de particules de magnétite égal à 0,2u et un diamètre de particules de ruthénium égal à 0,6, on trouve que le rapport des masses est égal à 108.
  • Les éléments insolubles se trouvent dans la solution sous forme métallique. Dans le cas notamment d'une solution nitrique de combustibles irradiés ils ne peuvent pas être inclus dans un réseau cristallin, tel que par exemple un réseau cristallin de ferrite comme cela peut se produire avec d'autres éléments tels le cuivre, le manganèse dans un mélange de produits de corrision à base de fer dans l'eau à haute température. Par ailleurs, ces éléments ne peuvent être l'objet d'une attraction électrostatique telle que celle qui se créerait entre un adjuvant ferromagnétique et des éléments diélectriques tels que fibres, textiles,... Dans ces conditions, les forces d'attraction entre les particules de l'adjuvant ferromagnétique et les particules métalliques, du type forces de VAN der WAALS, ne peuvent être suffisantes pour retenir ces dernières. Le procédé selon l'invention repose au contraire sur le fait que les particules de cet adjuvant ont tendance à s'agglomérer spontanément en grains plus gros. L'agglomération est également le fait de l'attraction des minuscules dipôles magnétiques que deviennent les particules d'adjuvant si elles subissent l'effet d'un champ magnétique. Les plus grosses particules qui résultent de ces phénomènes dont le dernier est appelé coagulation magnétique, sont de nature très spongieuse. Elles renferment une grande quantité de liquide occlu. Une ou plusieurs particules non ferromagnétiques piégées selon ce processus dans un tel agglomérat de magnétite, sont alors naturellement transportées avec lui sous l'effet d'un gradient de champ magnétique. Indépendamment du piégeage dans la structure spongieuse pendant la formation spontanée d'un agglomérat ou pendant la coagulation magnétique de particules d'adjuvant, il peut se produire, dans un champ magnétique non homogène, du fait des déplacements des particules d'adjuvant dans la direction positive du gradient de champ, un transfert d'énergie cinétique par les chocs des particules ferromagnétiques en grande quantité sur les particules métalliques lourdes qui se déplacent ainsi dans le sens des premières.
  • Il existe deux modes de réalisation du procédé selon la présente invention.
  • Selon un premier mode de réalisation, l'adjuvant est dit "dynamique" en ce sens que mélangé dans la suspension avec les particules d'éléments métalliques lourds à extraire, il y est agité pour favoriser le contact avec elle et soumis ensuite à l'effet d'un champ magnétique d'extraction de l'adjuvant ferromagnétique. Ce mode de réalisation est caractérisé par les étapes successives suivantes :
    • - addition de particules d'un adjuvant ferromagnétique finement divisé dans le liquide contenant les particules métalliques lourdes,
    • - agitation de ce liquide afin de réaliser une suspension et un mélange de celui-ci avec les particules métalliques lourdes,
    • - application d'un champ magnétique audit liquide.
  • Le champ magnétique appliqué audit liquide afin d'entraîner les particules ferromagnétiques, peut être créé par différents moyens.
  • Selon une première variante de réalisation, ce champ magnétique est créé au moyen d'un filtre électromagnétique. De tels filtres sont connus. On en trouvera notamment un exemple de description dans les brevets français n° 72 45277 déposé le 19 décembre 1972 pour "Filtres électromagnétiques pour oxydes de fer" et n° 76 04646 déposé le 19 février 1976 pour "Procédé de décolmatage d'un filtre électromagnétique". Ils sont essentiellement constitués par une enveloppe en un matériau non magnétique, remplie d'un garnissage magnétisable et placée à l'intérieur d'un enroulement. Le passage d'un courant électrique dans l'enroulement provoque l'apparition d'un champ magnétique ayant pour effet de magnétiser le garnissage, et corrélativement, de provoquer l'apparition de forts gradients de champ magnétique dans les cavités de ce dernier.
  • Lorsque le liquide contenant les particules ferromagnétiques traverse le garnissage du filtre, ces particules s'accrochent sur celui-ci, et y maintiennent les particules métalliques lourdes qui se trouvaient en suspension dans le liquide.
  • Selon une deuxième variante de réalisation, on fait passer le liquide contenant les particules métalliques lourdes en suspension au travers d'un filtre magnétique, comportant au moins un barreau d'alliage ferromagnétique aimanté de façon permanente.
  • Selon une troisième variante de réalisation, l'agitation du liquide et l'application d'un champ magnétique sont réalisées au moyen d'un appareil unique constitué par un arbre tournant portant des aimants permanents dont les pôles voisins sont de même polarité. Les particules d'adjuvant ferromagnétique sont attirées vers les pôles magnétiques où elles se fixent, entraînant avec elles les particules métalliques lourdes.
  • Il est possible de déterminer le rendement du procédé selon l'invention. Par exemple, dans le cas où l'on extrait des particules de ruthénium contenues dans le milieu nitrique de dissolution de combustible irradié. A cette fin, on place de la poudre fine de ruthénium dans une solution 4N de nitrate d'uranyle, que l'on agite et que l'on chauffe légèrement, par exemple vers 50°C, pour simuler une solution nitrique de combustible irradié qui s'échauffe spontanément sous l'effet du rayonnement de décroissance des produits de fission.
  • Pour simplifier la mesure des quantités de ruthénium, la poudre métallique a été préalablement irradiée en réacteur afin de la marquer au ruthénium 103 radioactif, émetteur gamma. Après addition de magnétite finement divisée, qui a été préparée séparément par précipitation alcaline dans une solution de fer ferreux, et dont les particules mesurent initialement de O,lum à quelques um, on poursuit l'agitation du liquide pendant quelques minutes. Par mesure de la radioactivité du ruthénium 103 dans le liquide avant et après l'extraction de la magnétite au moyen d'un ou de plusieurs aimants, le rendement de l'extraction du ruthénium peut facilement être apprécié. D'autre part, le bilan matière du ruthénium 103 qui peut facilement être établi par mesure de l'activité de ce radionucléide dans l'aliquote de ruthénium métallique avant l'expérience, puis dans les boues de magnétite après l'extraction, permet de contrôler ce rendement.
  • On a ainsi mesuré des rendements d'extraction compris entre 97 et 99%, dans le cas du mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention utilisant un filtre électromagnétique.
  • Dans le cas du mode de mise en oeuvre utilisant des barreaux aimantés, le rendement est compris entre 65 et 85%.
  • Selon un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, l'adjuvant est dit "statique", c'est-à-dire qu'il est d'abord fixé dans le garnissage d'un filtre électromagnétique dans la limite de la capacité utilisable de celui-ci, la suspension de particules non magnétiques étant ensuite filtrée au moyen du filtre électromagnétique précolmaté. Ce mode de réalisation s'applique plus particulièrement au cas où l'on désire limiter la durée de contact de l'adjuvant avec un liquide qui risquerait d'en dissoudre en quantités indésirables.
  • L'adjuvant ferromagnétique forme alors une couche de boue présentant une grande surface dans laquelle les particules de ruthénium viennent se piéger.
  • Ce mode de mise en oeuvre se caractérise par les étapes successives suivantes :
    • - précolmatage d'un filtre électromagnétique au moyen d'un adjuvant ferromagnétique finement divisé,
    • - agitation du liquide contenant les particules métalliques lourdes afin de les maintenir en suspension,
    • - filtration du liquide contenant les éléments métalliques lourds en suspension au moyen dudit filtre électromagnétique précolmaté.
  • De préférence, le précolmatage du filtre électromagnétique comprend les étapes suivantes :
    • - addition, dans un liquide auxiliaire, d'un adjuvant ferromagnétique,
    • - agitation de ce liquide auxiliaire, afin de réaliser une suspension de l'adjuvant ferromagnétique,
    • - filtration du liquide auxiliaire au moyen d'un filtre électromagnétique.
  • Dans le cas préférentiel où le garnissage du filtre électromagnétique est constitué de billes d'acier, l'efficacité du procédé selon l'invention est renforcée par le fait que le vecteur vitesse des particules à séparer doit tourner de 90°, quand celles-ci passent d'une couche de billes à la suivante. L'inertie de ces particules les conduit à aller frapper la surface des billes disposées sur leur chemin et à rester fixées dans la couche d'adjuvant ferromagnétique.
  • De préférence, l'adjuvant ferromagnétique utilisé est de la ferrite, ou encore de la magnétite.
  • Les différents modes de réalisation du procédé d'élimination des éléments métalliques lourds selon l'invention conduisent à l'obtention d'une boue dense, constituée par un mélange de l'adjuvant ferromagnétique et des éléments métalliques lourds.
  • Dans le cas du mode de mise en oeuvre utilisant un filtre électromagnétique, cette boue est retenue dans le garnissage du filtre.
  • Dans le cas du mode de mise en oeuvre utilisant des barreaux aimantés, les boues adhèrent aux pôles de ces aimants.
  • Cette boue dense peut être facilement séparée des eaux de lavage par décantation. Les particules métalliques peuvent ensuite être séparées de la magnétite, soit pour les isoler sous un faible volume de déchets, soit en vue de la rentabilisation des métaux qui en sont les constituants principaux.
  • De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit d'exemples de mise en oeuvre, donnés à titre explicatif et nullement limitatif, du procédé selon la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • - la figure 1 représente un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, dans lequel on utilise un adjuvant ferromagnétique dynamique, et un appareil comportant un arbre tournant portant des aimants permanents,
    • - la figure 2 représente un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans lequel on utilise un adjuvant ferromagnétique dynamique, dont l'extraction est réalisée au moyen d'un filtre électromagnétique,
    • - la figure 3 illustre une application à la chaîne de dissolution du combustible irradié, du mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention décrit en référence à la figure 2,
    • - la figure 4 représente un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention utilisant un adjuvant ferromagnétique statique,
    • - la figure 5 illustre une application à la chaîne de dissolution du combustible irradié du mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention décrit en référence à la figure 4.
  • Sur la figure l, on a représenté un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans lequel on utilise un adjuvant ferromagnétique dynamique. Le récipient 1 contient une solution nitrique de combustible irradié 2 à l'intérieur de laquelle on trouve un résidu de produits de fission insolubles, dont notamment du ruthénium à l'état finement divisé, qu'il s'agit d'éliminer pour empêcher son accumulation par dépôt dans les composants de l'atelier de dissolution et d'extraction de l'usine de retraitement. A cette fin, et conformément au procédé de l'invention, on ajoute à la solution 2 une quantité de magnétite. La quantité optimale de magnétite à ajouter est déterminée par voie d'expériences préliminaires.
  • Avantageusement, le rapport en masse des quantités de ruthénium et de magnétite se situe entre 1/6 et 1/12. Après l'addition de la magnétite, la solution 2 est agitée pendant un certain temps, afin de maintenir en suspension et en contact intime les particules insolubles et les particules de magnétite. La durée du contact dans la solution nitrique doit cependant être limitée pour que la dissolution de la magnétite elle-même reste faible. A une température voisine de la température ambiante, il est possible de maintenir la magnétite en milieu nitrique 4N pendant une heure sans que la quantité de fer dissous dépasse quelques dizaines de milligrammes par litre. Cependant, des expériences d'orientation en laboratoire montrent qu'on peut avantageusement limiter l'agitation de la solution nitrique à moins d'une demi-heure. Après cette durée d'agitation, l'agitateur mécanique est remplacé rapidement par un autre agitateur désigné sur la figure 1 par la référence générale 3. Ce dernier comprend un arbre tournant 4 portant des aimants permanents 5 qui peuvent avoir la forme de barreaux ou de fers à cheval. Le nombre des aimants 5 est suffisant pour qu'ils puissent fixer toute la magnétite ajoutée à la solution 2. Ces aimants 5 sont disposés de telle manière que leurs pôles voisins soient de même polarité, ou, au moins, s'ils sont de polarité différente, qu'ils soient suffisamment éloignés pour qu'ils ne puissent exercer l'un sur l'autre une action capable de diminuer notablement le gradient du champ magnétique à proximité des pôles voisins. On limite la vitesse de rotation de l'arbre 4 afin que la vitesse linéaire des pôles des aimants 5 reste suffisamment faible pour que la force d'attraction exercée par ces pôles sur les particules de magnétite soit supérieure à la force d'arrachage qu'exerce sur elles le liquide par frottement au niveau des surfaces polaires. Pour des aimants en alliage moderne de forte coercivité, la vitesse linéaire à l'extrémité des pôles peut atteindre entre 10 et 20 centimètres par seconde, quand la viscosité du liquide est du même ordre de grandeur que celle de l'eau. Quand la viscosité du liquide est notablement différente de celle de l'eau, la vitesse linéaire à choisir lui est inversement proportionnelle.
  • Quand la solution nitrique 2 est limpide, on arrête l'extraction magnétique en retirant l'agitateur 3. Les aimants 5 sont alors chargés de boues à leurs extrémités polaires. Ces boues retiennent naturellement aussi un peu de solution contenant du plutonium et de l'uranium dont on peut les laver en faisant tourner l'agitateur 3 à faible vitesse dans un récipient identique au récipient 1 et contenant de l'eau. Cette eau est renouvelée pour procéder à l'enlèvement de la charge de boues sur les aimants 5. Ces boues se détachent des extrémités polaires au moyen d'eau dont la vitesse linéaire est suffisamment grande. A cette fin, on peut faire tourner l'agitateur 3 dans un récipient contenant de l'eau avec une vitesse de rotation telle que la vitesse linéaire aux extrémités des aimants 5 soit supérieure à 40 cm par seconde. Ou encore, on peut diriger sur ces mêmes extrémités un jet d'eau animé d'une grande vitesse, l'eau de rinçage étant recueillie dans un récipient initialement vide.
  • Après un tel rinçage, l'agitateur 3 est réutilisable immédiatement.
  • Le traitement ultérieur des eaux de rinçage consiste à séparer la magnétite sous faible volume avec toutes les particules qu'elle a entraînées par une sédimentation préalable. L'effluent aqueux est ensuite décontaminé par traitement avec des résines échangeuses d'ions. Les boues de magnétite peuvent être conditionnées sous forme de déchets solides par une méthode connue. Si la récupération des éléments platinoides comme le ruthénium présente un intérêt, on les sépare par un traitement approprié préalable des boues. Par exemple, on peut transformer la magnétite par oxydation en une forme beaucoup plus soluble du fer, qu'il suffit alors de dissoudre pour séparer les éléments platinoides insolubles tels que le ruthénium.
  • Sur la figure 2, on a représenté un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans lequel on utilise un adjuvant ferromagnétique dynamique.
  • Le filtre électromagnétique porte la référence générale 10. Il comprend schématiquement une enveloppe non magnétique 12, remplie partiellement d'un garnissage magnétisable 14, et disposée à l'intérieur d'un enroulement 16 alimenté par une source de tension 20. De préférence, le garnissage magnétisable 14 est constitué par des billes d'acier, acier dont la nuance est choisie pour ses propriétés magnétiques et sa résistance à la corrosion en milieu nitrique.
  • Le garnissage 14 est supporté par une grille 15. Une armature en fer 17 formée d'au moins deux étriers constitue avec le garnissage 14 du filtre un circuit agnétique et limite le champ magnétique de fuite.
  • La capacité 30 contient la solution nitrique 2 de combustible irradié. Cette capacité 30 peut être le dissolveur ou une capacité de relais. Conformément à l'invention, on ajoute à la solution nitrique 2 de la magnétite à raison de 3g par fraction de 250 mg d'éléments platinoïdes insolubles à séparer. La solution nitrique de combustible irradié 2 s'échauffe légèrement sous l'effet du rayonnement ionisant des produits de fission. On l'agite pendant quelque temps au moyen de l'agitateur 31 de façon à maintenir en suspension dans la solution nitrique la magnétite et les particules insolubles dont les produits de fission platinoides. Pour limiter la dissolution de la magnétite, le temps de contact de celle-ci et de la solution 2 est de préférence de courte durée, de l'ordre d'une quinzaine de minutes.
  • On filtre ensuite la solution 2 au moyen du filtre électromagnétique 10. On aimante le garnissage 14 du filtre électromagnétique en appliquant aux bobines inductrices 16 une tension continue ajustée de telle façon que le champ inducteur dans le filtre ait une valeur comprise entre 0,1 et 0,3 Tesla. On déverse ensuite le contenu de la capacité 30 dans le filtre électromagnétique tout en poursuivant l'agitation au moyen de l'agitateur 31 pour empêcher la sédimentation des particules dans cette capacité 30. Les particules ferromagnétiques sont transportées des zones à faible champ magnétique vers les zones à fort champ magnétique, c'est-à-dire vers les pôles magnétiques des billes de garnissage. Par le jeu des forces magnétiques, les particules de magnétite s'accrochent sur les billes. Le garnissage joue ainsi le rôle de filtre. En sortie de filtre, on recueille dans une capacité de la chaîne de dissolution schématisée sur la figure 2 par un récipient 40 une solution de combustible clarifiée 35. A ce stade du procédé, le garnissage 14 du filtre est colmaté par une boue constituée de magnétite et de petites particules de métaux platinoides. On lave cette boue à l'eau dans le filtre 10, le champ magnétisant restant appliqué au garnissage 14, ce qui permet de la débarrasser de la solution nitrique résiduelle de combustible qu'elle renferme.
  • On procède ensuite au décolmatage du filtre électromagnétique 10. Ce décolmatage peut être réalisé de différentes manières.
  • Le brevet français n° 76 04646 déposé le 19 février 1976 pour "Procédé de décolmatage d'un filtre électromagnétique" décrit un tel procédé applicable dans le cas d'un filtre électromagnétique disposé dans une canalisation et fonctionnant en circuit fermé, le filtre étant parcouru de bas en haut par le liquide que l'on désire filtrer.
  • Dans le cas où le liquide à filtrer circule en sens inverse, c'est-à-dire de haut en bas, comme c'est le cas dans la description faite en référence à la figure 2, on pourra employer tout autre procédé simple. Par exemple, on pourra désaimanter le garnissage 14, et entraîner la boue qui s'accroche sur les billes au moyen d'un courant d'eau de lavage. On pourra aussi vidanger le filtre 10 de son garnissage de billes 14, par exemple en vidant l'enveloppe 12 dans un récipient de lavage contenant de l'eau. Les billes propres sont ensuite retirées pour être remises en place dans l'enveloppe 12.
  • Sur la figure 3, on a représenté une application à la chaîne de dissolution du combustible irradié du mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention utilisant un adjuvant ferromagnétique dynamique qui a été décrit en référence à la figure 2.
  • La référence 50 désigne le dissolveur constituant le composant de tête de la chaîne de dissolution. Le combustible irradié y est dissous selon une méthode connue. Il contient la solution nitrique avec des particules insolubles de produits de fission platinoides ainsi que des fragments de petites dimensions provenant des gaines du combustible. Dès la fin de la dissolution, la solution nitrique est prélevée du dissolveur 50 et mise en contact avec la magnétite dans la capacité 30 pourvue d'un agitateur mécanique 31. La quantité de solution 2 ainsi traitée dans la capacité 30 est de préférence choisie de telle manière que la charge d'adjuvant 32 utilisée corresponde à la capacité d'un filtre électromagnétique. A titre indicatif, la capacité d'un filtre électromagnétique à garnissage de billes est de 2g d'adjuvant par kilogramme de billes. En aval de la capacité 30 sont disposés deux filtres électromagnétiques 10a et 10b fonctionnant en séquence alternée.
  • Pendant la régénération par décolmatage du filtre électromagnétique 10a, le second filtre électromagnétique 10b prend le relais et filtre de la même façon une autre charge de suspension 2. L'effluent provenant de la filtration de la solution nitrique 2 constitue la solution nitrique clarifiée 35 qui est dirigée vers l'extracteur 40. Les boues de décolmatage 36 provenant des filtres électromagnétiques 10a et 10b sont dirigées vers le dispositif de traitement des déchets commun aux deux filtres, représenté en 41 sur la figure 3. Ainsi, les deux filtres fonctionnant alternativement en filtration et en régénération permettent de traiter la solution nitrique 2 additionnée de l'adjuvant ferromagnétique 32 par aliquotes successives et évite un contact prolongé entre le milieu nitrique et l'adjuvant. On évite ainsi la dissolution de l'adjuvant dans le milieu nitrique.
  • Sur la figure 4, on a représenté un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, utilisant un adjuvant ferromagnétique statique. Ce mode de mise en oeuvre dit "statique" parce que l'adjuvant ferromagnétique de filtration est fixé dans le garnissage du filtre électromagnétique préalablement à la filtration de la solution nitrique, est préférable lorsque l'on désire éviter un contact prolongé de la magnétite avec la solution nitrique.
  • Le filtre électromagnétique désigné par la référence 10 est en tous points identique à celui qui a été décrit en référence à la figure 2.
  • Selon ce mode de réalisation du procédé de l'invention, la première étape consiste à fixer à l'intérieur du garnissage de billes 14 du filtre 10, une quantité appropriée d'adjuvant ferromagnétique. A cette fin, on dispose d'une capacité 60, indépendante de la chaîne de dissolution contenant un certain volume d'eau à l'intérieur de laquelle on réalise une suspension de l'adjuvant ferromagnétique.
  • Le volume d'eau contenu dans la capacité 60 est de préférence réduit pour des raisons de commodité, mais il est toutefois suffisant pour que la suspension soit parfaitement fluide, de façon à répartir d'adjuvant sur la totalité du garnissage 14 par saturation de couches successives. Une telle suspension peut contenir par exemple plusieurs dizaines de grammes de magnétite par litre ; elle est préparée en introduisant dans le récipient 60 la quantité de magnétite correspondant approximativement à la capacité utilisable du filtre électromagnétique 10, et en l'homogénéisant par agitation.
  • On peut aussi procéder simplement en introduisant la magnétite dans l'eau dont le pH a été préalablement ajusté par alcalinisation à la valeur approximative du pH au point isoélectrique de la suspension. La valeur de ce pH se situe vers 9,5. Lorsque cette valeur est atteinte, la suspension reste sensiblement homogène pendant une durée assez longue et l'agitation devient inutile.
  • La solution nitrique de combustible irradié 2 est contenue dans une capacité 30 de la chaîne de dissolution. Cette capacité peut être le dissolveur ou une capacité de relais. On maintient par agitation au moyen d'un agitateur 31 les particules solides insolubles en suspension.
  • On filtre alors le contenu du récipient 60 de manière à fixer l'adjuvant ferromagnétique dans le garnissage 14. L'effluent du filtre 10 est constitué d'eau claire 61 qui est recueillie dans un récipient 62. Si la suspension de magnétite a été homogénéisée au pH du point isoélectrique, l'adjuvant fixé dans le garnissage du filtre doit subir un lavage à l'eau pour en extraire le résidu d'alcali.
  • On fait ensuite passer dans le filtre 10 ainsi précolmaté la solution nitrique de combustible irradié 2 contenue dans le récipient 30, 1a quantité de celle-ci étant choisie de telle façon que la masse approximative d'éléments insolubles platinoides qu'elle contient corresponde au rapport massique de ruthénium et d'adjuvant ferromagnétique contenu dans le filtre permettant le meilleur rendement d'extraction.
  • Après la fixation dans le garnissage 14 du filtre 10 des particules solides insolubles, on procède au décolmatage du filtre d'une manière identique à ce qui a été décrit en référence à la figure 2.
  • Sur la figure 5, on a représenté une application à la chaîne de dissolution nitrique de combustible irradié du mode de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention utilisant un adjuvant ferromagnétique statique décrit en référence à la figure 4. Sur cette figure, la référence 50 désigne un dissolveur contenant la solution nitrique 2 à filtrer. Parallèlement à ce dissolveur 50, on trouve une capacité 90 contenant l'adjuvant ferromagnétique en suspension dans de l'eau agitée au moyen d'un agitateur 91. Selon une variante, la suspension d'adjuvant dans l'eau est stabilisée par alcalinisation jusqu'au pH au point isoélectrique.
  • L'élimination des éléments métalliques lourds en suspension dans la solution 2 se déroule de la manière suivante :
    • - on fixe l'adjuvant ferromagnétique contenu dans la capacité 90 dans le garnissage des filtres électromagnétiques 10a et 10b jusqu'à concurrence de leur capacité utilisable. L'effluent de ces filtres est de l'eau claire ou encore de l'eau moyennement alcaline. Pour éviter le danger d'un bouchonnage ultérieur par des précipitations qui pourraient se produire dans la solution nitrique, l'adjuvant dans le garnissage des filtres 10a et 10b est lavé avec de l'acide nitrique étendu au même pH que celui de la solution de combustible 2, et provenant d'une capacité 92 jumelée avec la capacité 90.
    • - on filtre la solution nitrique du dissolveur 50 à raison, pour chaque filtre électromagnétique, d'un volume de solution 2 tel que la charge de solides insolubles qu'il contient corresponde à un rapport optimal des quantités d'adjuvant ferromagnétique et de particules insolubles.
  • Comme pour le mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, utilisant un adjuvant ferromagnétique dynamique, le fonctionnement des filtres 10a et 10b est alternatif. Le filtre 10b prend le relais du filtre 10a lorsque celui-ci est en cours de décolmatage.
  • Les effluents nitriques des filtres 10a et 10b sont une solution nitrique clarifiée 35 qui est recueillie dans l'extracteur 40.
  • L'effluent eau (ou eau moyennement alcaline) 37 résultant de l'opération de mise en place de l'adjuvant ferromagnétique dans le garnissage des filtres par filtration de la suspension contenue dans la capacité 90 est de préférence recueillie dans une capacité 42 et recyclée dans la capacité 90. La régénération des filtres électromagnétiques se fait d'une manière identique à celle qui a été décrite pour le procédé utilisant l'adjuvant ferromagnétique dynamique. Les boues 36 résultant de ce décolmatage sont dirigées vers le dispositif de traitement de déchets commun aux deux filtres et représenté en 41 sur la figure 5.
  • Le procédé d'élimination des particules métalliques lourdes selon l'invention, conduit, dans ses différents modes de mise en oeuvre, à une boue dense facilement séparée des eaux de lavage par décantation et qui contient les produits de fission insolubles. Ces derniers peuvent être ensuite séparés de l'adjuvant ferromagnétique, soit pour les isoler sous un faible volume de déchets, soit en vue de la rentabilisation des métaux platinoides qui en sont les constituants majeurs.

Claims (13)

1. Procédé d'élimination de particules métalliques lourdes en suspension dans un liquide, caractérisé en ce qu'on utilise un adjuvant ferromagnétique finement divisé, à l'état de particules dont la masse apparente dans la suspension est relativement faible par rapport à celle d'une fraction importante des particules à éliminer, lesdites particules métalliques étant extraites par application d'un champ magnétique aux particules ferromagnétiques.
2. Procédé selon la revendication l, caractérisé par les étapes successives suivantes :
- addition de particules d'un adjuvant ferromagnétique finement divisé dans le liquide (2) contenant les particules métalliques lourdes,
- agitation (31) de ce liquide afin de réaliser une suspension de l'adjuvant ferromagnétique, et un mélange de celui-ci avec les particules métalliques lourdes,
- application d'un champ magnétique audit liquide.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on applique un champ magnétique au liquide contenant les particules métalliques lourdes en suspension, au moyen d'un filtre électromagnétique (10).
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on applique un champ magnétique au liquide contenant les particules métalliques lourdes en suspension au moyen d'un filtre magnétique (3) constitué par au moins un barreau d'alliage (5) aimanté de façon permanente.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agitation du liquide, et l'application d'un champ magnétique à ce liquide sont réalisées au moyen d'un appareil unique (3) constitué par un arbre tournant (4) portant des aimants permanents (5) dont les pôles voisins sont de même polarité.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par les étapes successives suivantes :
- précolmatage d'un filtre électromagnétique 10 au moyen d'un adjuvant ferromagnétique finement divisé,
- agitation 31 du liquide 2contenant les particules métalliques lourdes afin de les maintenir en suspension,
- filtration du liquide contenant les éléments métalliques lourds en suspension au moyen dudit filtre électromagnétique (10) précolmaté.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le précolmatage du filtre électromagnétique comprend les étapes successives suivantes :
- addition à un liquide auxiliaire d'un adjuvant ferromagnétique,
- agitation de ce liquide auxiliaire afin de réaliser une suspension de l'adjuvant ferromagnétique,
- filtration dudit liquide auxiliaire au moyen d'un filtre électromagnétique (10).
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le précolmatage du filtre électromagnétique comprend les étapes successives suivantes :
- addition à un liquide auxiliaire d'un adjuvant ferromagnétique,dont le pH a été ajusté préalablement par alcalinisation,à la valeur du pH au point isoélectrique de la suspension,
- filtration dudit liquide auxiliaire au moyen d'un filtre électromagnétique.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le rapport de la masse d'une fraction importante des particules métalliques à la masse apparente des particules d'adjuvant magnétique est voisin de ou supérieur à 100.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'adjuvant ferromagnétique est choisi parmi le groupe constitué de la ferrite et la magnétite.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, faisant suite à la filtration du liquide, une étape de décolmatage du filtre électromagnétique (10).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on limite la durée d'agitation à une demi-heure.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'adjuvant ferromagnétique est de la magnétite, dont on utilise une masse comprise entre 6 et 12 fois celle de la masse des particules d'éléments métalliques lourds en suspension dans la quantité de liquide à traiter.
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