EP0252826A1 - Procédé pour la décontamination radioactive d'une huile - Google Patents

Procédé pour la décontamination radioactive d'une huile Download PDF

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EP0252826A1
EP0252826A1 EP87401569A EP87401569A EP0252826A1 EP 0252826 A1 EP0252826 A1 EP 0252826A1 EP 87401569 A EP87401569 A EP 87401569A EP 87401569 A EP87401569 A EP 87401569A EP 0252826 A1 EP0252826 A1 EP 0252826A1
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EP
European Patent Office
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oil
pulverulent material
filter
tank
decontamination
Prior art date
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EP87401569A
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EP0252826B1 (fr
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Jean-Michel Augem
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Electricite de France SA
Original Assignee
Electricite de France SA
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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
    • 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
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S210/00—Liquid purification or separation
    • Y10S210/902—Materials removed
    • Y10S210/911—Cumulative poison
    • Y10S210/912—Heavy metal

Definitions

  • the present invention relates to a process for radioactive decontamination of an oil applicable in particular for the decontamination of oils used in nuclear installations.
  • the oils used in machines such as the primary pumps for example can, after a certain time, be contaminated by radioactive elements.
  • the activity level varies from 3.7.106 to 3.7.104 Bq / m3 approximately, while we admit that the non-contamination threshold is 3.7.103 Bq / m3.
  • the main contaminant is xenon 133, but this has a fairly short period (5.3 days) and, after this period, the oils are at about the same level of activity which is around 3.7.104 Bq / m3.
  • radioelements likely to be found in contaminated oils are notably: manganese 54, cobalt 58, cobalt 60, niobium 95, iodine 131, cesium 134, cesium 137 and cerium 144.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a process for radioactive decontamination of oils which is inexpensive and which makes it possible to obtain an oil whose activity rate is less than 3.7 ⁇ 10 3 Bq / m3.
  • this oil is passed through a pulverulent material in the presence of an acid.
  • the pulverulent material is an earth containing diatoms or bentonites and its particle size is less than 0.5 mm. As for its mass, it is preferably between 0.5 and 5% of the mass of the oil to be treated.
  • the acid used can be sulfuric or phosphoric hydrochloric acid and its aqueous concentration is preferably greater than or equal to 70%.
  • oil must be taken in its most general sense and designates both a lubricant and a lubricant base such as a mineral, animal or vegetable oil.
  • the mechanism of decontamination of an oil by the process of the invention can be explained as follows: the acid reacts with the oil to form products such as tars and the radioelements are fixed on these tars. The latter are retained by the pulverulent material and it is therefore an oil, at least partially freed from the radioelements that is collected. Optionally, as will be seen later, it may be necessary to recycle the oil through the pulverulent material until it is completely decontaminated.
  • the expression “completely decontaminated” or “decontaminated” means that the activity rate of the oil is less than 3.7 ⁇ 10 3 Bq / m3.
  • upstream face or "downstream face” of the filter used in the present description must be understood with respect to the direction of flow of the oil through the filter.
  • steps (c) and (f) are optional because it may be, in certain cases, that a single passage of the oil or of the mixture through the filter is sufficient to remove all contamination.
  • the device object of the invention consists first of a preparation tank 10 equipped with an agitator 12 which can be set in motion by a motor 14 and a heating means, for example an electrical resistance 16. From the lowest point of the tank 10 leaves a pipe 18, fitted with a tap 20, which connects the tank 10 to a pump 22. From the latter part another pipe 24 fitted with a tap 26. The pump 22 can circulate the liquid contained in the tank 10 in the direction of the arrows shown in the figure.
  • a pipe 28 fitted with a tap 30 connects the pipe 18, from a point located between the tap 20 and the pump 22, to the pipe 24 at a point of the latter located downstream of the tap 26 relative to the direction of circulation of the liquid imposed by the pump 22.
  • the pipe 24 opens into a pipe 32 which breaks down into two parts.
  • a first part 32a equipped with a tap 34 returns to the tank 10 at the top of the latter while a second part 32b equipped with a tap 36 opens into a filtration tank 38.
  • This comprises a set of filters 40 which, in the example shown here, are flat filters placed in a vertical position. These filters are arranged in groups of two, such as filters 40a and 40b and thus define an internal space 42 which communicates at its lower part with a collector 44. The filters are fixed at their lower part to the wall of the collector 44 and at their upper part to a frame 46 which can be set in vibration by a vibrator 48. The role of this vibrator will be explained below in the rest of this description.
  • a deflector 50 is placed at the lower part of the filtration tank 38, below the collector 44, at the point where the pipe 32 opens.
  • the position of this deflector 50 is such that it forces the oil entering into the tank 38 to pass through the bottom thereof before returning to the area where the filters are located.
  • the tank 38 is closed at its lower part by a hatch 52 which is movable between a closed position 52a shown in solid lines and an open position 52b shown in broken lines.
  • the manifold 44 communicates with a pipe 54 placed outside the filtration tank 38 and equipped with a tap 56.
  • the pipe 54 opens at its end opposite to the tank 38, at the upper part of the preparation tank 10.
  • an evacuation pipe 58 fitted with a tap 60, which opens out inside a receiving tank 62 used to recover the decontaminated oil.
  • a pipe 64 which starts from the upper part of the filtration tank 38 and which is divided into two branches.
  • a first branch 66 equipped with a tap 68 returns to the preparation tank 10 at the upper part thereof.
  • a second branch 70, equipped with a tap 72, is in communication with an air source which supplies dry and lubricated air, through the tap 76, to the vibrator 48 and to the hatch 52.
  • the oil to be treated is first introduced into the preparation tank 10. If necessary, the oil is heated using the resistor 16 until the desired temperature is reached: a temperature of the order of 110 ° C. is suitable in almost all cases. In order to homogenize the product to be treated, it is agitated by means of the agitator 12 set in motion by the motor 14. When the desired temperature is reached, the desired quantity of pulverulent material is introduced into the oil, for example of the earth. Heating makes it possible on the one hand to improve the viscosity of the oil and, on the other hand, to remove water or other solvents which would not be miscible with the oil. Indeed, these solvents could have a harmful behavior with respect to the ground, which could harm the quality of the decontamination. On the other hand, the agitation improves the contact between the pulverulent material and the oil to be treated.
  • the taps 72 and 76 being closed, the taps 20, 26, 36, 56 and 68 are opened, all the other taps being closed.
  • the pump 22 is then started, which has the effect of circulating the mixing from the preparation tank 10 to the filtration tank 38 through the lines 18, 24 and 32b.
  • the mass of oil gradually invades almost the entire volume of the filtration tank 38.
  • the lines 64 and 66 constitute a vent which makes it possible to ensure that the liquid occupies almost the entire volume of the filtration tank.
  • the filters 40 are formed so as to retain at least part of the pulverulent material mixed with the oil to be treated, a first layer of this material, called “pre-layer", is deposited on the upstream face of the filter. It is therefore at least partially purified oil which is found in the collector 44 and returns to the tank 10. The pump 22 being always on, the oil is thus recycled through the filters. At each pass, a new quantity of pulverulent material is retained either by the filter itself, or by the already deposited layer. A “cake” of powdery material is thus formed. As will be seen below, the filter and the layer of soil deposited on the upstream face thereof retain the radioelements contained in the oil.
  • the oil which passes through the filters 40 and returns to the tank 10 is completely decontaminated, that is to say that its activity is less than 3.7 ⁇ 10 3 Bq / m3. This can be easily determined by analysis using samples taken from the preparation.
  • the tap 60 is opened and the tap 56 is closed.
  • the pump 22 sends the decontaminated oil to the receiving tank 62 through the line 58.
  • the receiving tank 62 is full, decontaminated oil can be recovered and disposed of.
  • the tap 56 is opened and the tap 60 is closed. open the tap 72 in order to send compressed air to the filtration tank and maintain the pressure inside the latter, the tap 26 is then closed and the pump 22 is immediately stopped. The tap is then opened 34 so that, under the effect of the pressure of the compressed air, the remainder of oil in the filtration tank is returned to the tank 10 via line 32.
  • the valves 34 and 56 are closed. At this time, compressed air is sent to the tank 38 to dry the cake which has settled on the filters, one or the other. re valves 34 and 56 which can be opened to allow air to escape.
  • the tap 68 is opened to reduce the pressure inside the tank 38. All the taps are then closed except tap 68 which allows introduce air under normal pressure inside the tank.
  • the hatch 52 which opens from the closed position 52a to the open position 52b is opened, and the vibrator 48 is started up. Under the effect of these vibrations, the layers of pulverulent material which are deposited on the filters detach themselves from it and fall into a barrel 78 which has been previously placed under the tank 38. When the barrel 78 is full, it can be evacuated to a storage place.
  • this material can be placed directly on the upstream face of the filters 40 and then circulate the oil as before the process is exactly the same than the one just described.
  • the values indicated are average values.
  • the mixture was stirred for 30 minutes at room temperature, which was of the order of 22 ° C.
  • the mixture was then filtered under vacuum on a filter paper. A cake formed, which was retained by the filter, and the activity of the filtrate was measured, which was less than 3.7 ⁇ 10 3 Bq / m3.
  • Example 2 200 cm3 of the same oil as in Example 1 were first heated with vigorous stirring until the temperature has stabilized around 110 ° C. Then 3 g of the same earth was added as in Example 1, and the mixture was stirred for 30 minutes at 110 ° C. The mixture was then filtered under the same conditions as above, and a filtrate was obtained whose activity was less than 3.7 ⁇ 10 3 Bq / m3.
  • the mixture was stirred for 30 minutes, then filtered under the same conditions as above.
  • the activity rate of the filtrate was below the contamination threshold, that is to say below 3.7.103 Bq / m3.
  • the filter papers used were extremely fine pore papers, and therefore capable of retaining all of the soil.
  • the filters are wider mesh filters which retain only part of the soil, and it is therefore necessary recycle the oil until all of the soil or powdery material is deposited on the filter.
  • the decontamination mechanism can be explained as follows:
  • the radioelements contained in the oils to be treated can be found either in the form of solid particles, or in the form of dissolved compounds, or in the form of compounds in the colloidal state.
  • the solid particles may be present naturally in the oil or may have been formed by the reaction of the acid with the oil, as indicated above. Decontamination is done by the combined action of three effects:
  • the radioelements can react with the activating acid or the constituent compounds of the earth, which leads to precipitation within the powder material and further improves absorption or adsorption.
  • Example 5 The same oil as in Example 5 was heated at 110 ° C for 15 minutes, then mixed with a pulverulent material consisting of 4g of the earth used in Examples 1 and 2 mixed with 2g of the earth used in Examples 3 and 4.
  • the process which is the subject of the invention has particularly advantageous advantages, the first of which is that it is inexpensive to implement since the device used can be produced using simple elements which are readily available commercially. On the other hand, such a device consumes little energy.
  • the treatment capacity is important since it is possible to treat several cubic meters of contaminated oil per day whereas with the incineration methods of the prior art, in order to avoid having too bulky installations and too costly, we are content with installations of reduced dimensions which can only treat a few liters a day.
  • a good quality oil is recovered in the receiving tank which can be reused in the same nuclear installation from which it comes, possibly with the introduction of some suitable additives.

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Abstract

Procédé pour la décontamination radioactive d'une huile. Selon l'invention, on fait passer l'huile à travers un matériau pulvérulent tel qu'une terre en présence d'un acide. Le matériau pulvérulent peut être placé préalablement sur un filtre (40) ou être mélangé à l'huile avant filtration. Si nécessaire, on recycle l'huile à travers le filtre jusqu'à décontamination complète. Application à la décontamination radioactive des huiles utilisées dans l'industrie nucléaire.

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé pour la décontamination radioactive d'une huile applicable en particulier pour la décontamination des huiles utilisées dans les installations nucléaires.
  • En effet, dans les installations nucléaires, les huiles employées dans des machines telles que les pompes primaires par exemple, peuvent, au bout d'un certain temps, être contaminées par des éléments radioactifs. Le niveau d'activité varie de 3,7.10⁶ à 3,7.10⁴ Bq/m³ environ, alors qu'on admet que le seuil de non contamination est de 3,7.10³ Bq/m³. Dans les huiles utilisées sur les pompes primaires, le contaminant principal est le xénon 133, mais celui-ci a une période assez courte (5,3 jours) et, après cette période, les huiles sont à peu près au même niveau d'activité qui est de l'ordre de 3,7.10⁴ Bq/m³. En plus du xénon 133, les autres radioéléments susceptibles de se trouver dans les huiles contaminées sont notamment : le manganèse 54, le cobalt 58, le cobalt 60, le niobium 95, l'iode 131, le césium 134, le césium 137 et le cérium 144.
  • La méthode actuellement utilisée pour se débarrasser des huile contaminées consiste à les incinérer. Cette incinération produit d'une part des cendres qui peuvent être évacuées dans des fûts de stockage et, d'autre part, des produits gazeux qu'il convient de traiter. Pour cela, on les fait passer à travers des filtres dit "absolus", c'est-à-dire des filtres qui retiennent pratiquement toutes les poussières et particules solides même les plus fines.
  • Si l'évacuation des cendres ne pose pas de problèmes particuliers, le traitement de grandes quantités de gaz exigerait des installations de grandes dimensions, donc coûteuses. Aussi, on se contente d'installations de dimensions réduites, ce qui ne permet d'obtenir que de faibles débits de traitement dans la décontamination radioactive des huiles.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de décontamination radioactive des huiles peu coûteux et qui permet d'obtenir une huile dont le taux d'activité est inférieur à 3,7.10³ Bq/m³.
  • Selon la principale caractéristique du procédé objet de l'invention, destiné à la décontamination d'une huile contenant des radioéléments, on fait passer cette huile à travers un matériau pulvérulent en présence d'un acide.
  • De préférence, le matériau pulvérulent est une terre contenant des diatomées ou bentonites et sa granulométrie est inférieure 0,5 mm. Quant à sa masse, elle est de préférence comprise entre 0,5 et 5% de la masse de l'huile à traiter.
  • L'acide utilisé peut être de l'acide chlorhydrique sulfurique ou phosphorique et sa concentration aqueuse est de préférence supérieure ou égale à 70%.
  • Dans la présente description, le mot "huile" doit être pris dans son sens le plus général et désigne aussi bien un lubrifiant qu'une base de lubrifiant telle qu'une huile minérale, animale ou végétale.
  • Le mécanisme de décontamination d'une huile par le procédé de l'invention peut s'expliquer de la manière suivante : l'acide réagit avec l'huile pour former des produits tels que des goudrons et les radioéléments se fixent sur ces goudrons. Ces derniers sont retenus par le matériau pulvérulent et c'est donc une huile débarrassée au moins en partie des radioéléments que l'on recueille. Eventuellement, comme on le verra plus loin, il peut être nécessaire de recycler l'huile à travers le matériau pulvérulent jusqu'à ce qu'elle soit complètement décontaminée.
  • Comme indiqué ci-dessus, dans la présente description, l'expression "complètement décontaminée" ou "décontaminée" signifie que le taux d'activité de l'huile est inférieur à 3,7.10³ Bq/m³.
  • Dans un premier mode de mise en oeuvre le procédé objet de l'invention comporte les étapes suivantes consistant à :
    • (a) - mélanger l'huile avec le matériau pulvérulent,
    • (b) - faire passer le mélange à travers un filtre apte à retenir au moins une partie du matériau pulvérulent, et
    • (c) - répéter l'étape (b) autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir la décontamination complète de l'huile.
  • Dans un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, celui-ci comporte les étapes suivantes consistant à :
    • (d) - placer le matériau pulvérulent sur la face amont d'un filtre,
    • (e) - faire passer l'huile à travers ce filtre recouvert du matériau pulvérulent, et
    • (f) - répéter l'étape (e) autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir la décontamination complète de l'huile.
  • L'expression "face amont" ou "face aval" du filtre utilisée dans la présente description doit se comprendre par rapport au sens d'écoulement de l'huile à travers le filtre. D'autre part, il est bien entendu que les étapes (c) et (f) sont facultatives car il se peut, dans certains cas, qu'un seul passage de l'huile ou du mélange à travers le filtre suffise à retirer toute la contamination.
  • Enfin, dans la plupart des cas, il est avantageux de chauffer l'huile avant de la faire passer à travers le matériau pulvérulent.
  • L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, lequel comporte une figure unique qui est une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
  • Si l'on se reporte au dessin, on voit que le dispositif objet de l'invention se compose d'abord d'une cuve de préparation 10 équipée d'un agitateur 12 pouvant être mis en mouvement grâce à un moteur 14 et d'un moyen de chauffage, par exemple une résistance électrique 16. Du point le plus bas de la cuve 10 part une conduite 18, équipée d'un robinet 20, qui relie la cuve 10 à une pompe 22. De cette dernière part une autre conduite 24 équipée d'un robinet 26. La pompe 22 peut faire circuler le liquide contenu dans la cuve 10 dans le sens des flèches indiquées sur la figure. Une conduite 28 équipée d'un robinet 30 relie la conduite 18, depuis un point situé entre le robinet 20 et la pompe 22, à la conduite 24 en un point de cette dernière situé en aval du robinet 26 par rapport au sens de circulation du liquide imposé par la pompe 22. La conduite 24 débouche dans une conduite 32 qui se décompose en deux parties. Une première partie 32a équipée d'un robinet 34 retourne dans la cuve 10 à la partie supérieure de celle-ci tandis qu'une deuxième partie 32b équipée d'un robinet 36 débouche dans une cuve de filtration 38.
  • Celle-ci comporte un ensemble de filtres 40 qui, dans l'exemple représenté ici, sont des filtres plans placés en position verticale. Ces filtres sont disposés par groupes de deux, comme par exemple les filtres 40a et 40b et définissent ainsi un espace interne 42 qui communique à sa partie inférieure avec un collecteur 44. Les filtres sont fixés à leur partie inférieure à la paroi du collecteur 44 et à leur partie supérieure à un cadre 46 qui peut être mis en vibration grâce à un vibreur 48. Le rôle de ce vibreur sera expliqué ci-dessous dans la suite de la présente description.
  • Un déflecteur 50 est placé à la partie inférieure de la cuve de filtration 38, au-dessous du collecteur 44, à l'endroit où débouche la conduite 32. La position de ce déflecteur 50 est telle qu'il force l'huile entrant dans la cuve 38 à passer par le fond de celle-ci avant de remonter dans la zone où se trouvent les filtres. Enfin, la cuve 38 est fermée à sa partie inférieure par une trappe 52 qui est mobile entre une position de fermeture 52a représentée en traits pleins et une position d'ouverture 52b représentée en traits mixtes.
  • Le collecteur 44 communique avec une conduite 54 placée à l'extérieur de la cuve de filtration 38 et équipée d'un robinet 56. La conduite 54 débouche, à son extrémité opposée à la cuve 38, à la partie supérieure de la cuve de préparation 10. Sur la conduite 54, en un point situé entre la cuve de filtration 38 et le robinet 56, est branchée une conduite d'évacuation 58 équipée d'un robinet 60, laquelle débouche à l'intérieur d'une cuve de réception 62 servant à récupérer l'huile décontaminée.
  • On voit encore sur la figure une conduite 64 qui part de la partie supérieure de la cuve de filtration 38 et qui se divise en deux branches. Une première branche 66 équipée d'un robinet 68 retourne dans la cuve de préparation 10 à la partie supérieure de celle-ci. Une deuxième branche 70, équipée d'un robinet 72, est en communication avec une source d'air qui fournit un air sec et lubrifié, par l'intermédiaire du robinet 76, au vibreur 48 et à la trappe 52.
  • Le déroulement d'une opération de décontamination avec un tel dispositif se fait de la manière suivante :
  • Le robinet 20 étant fermé, on introduit d'abord l'huile à traiter dans la cuve de préparation 10. Si nécessaire, on chauffe l'huile à l'aide de la résistance 16 jusqu'à ce que la température désirée soit atteinte : une température de l'ordre de 110°C convient dans presque tous les cas. Afin d'homogénéiser le produit à traiter, celui-ci est agité grâce à l'agitateur 12 mis en mouvement par le moteur 14. Lorsque la température désirée est atteinte, on introduit dans l'huile la quantité voulue de matériau pulvérulent, par exemple de la terre. Le chauffage permet d'une part d'améliorer la viscosité de l'huile et, d'autre part, d'éliminer l'eau ou d'autres solvants qui ne seraient pas miscibles avec l'huile. En effet, ces solvants pourraient avoir un comportement néfaste vis-à-vis de la terre, ce qui pourrait nuire à la qualité de la décontamination. D'autre part, l'agitation améliore le contact entre le matériau pulvérulent et l'huile à traiter.
  • Lorsque le mélange est suffisamment homogène, les robinets 72 et 76 étant fermés, on ouvre les robinets 20, 26, 36, 56 et 68, tous les autres robinets étant fermés. On met alors en route la pompe 22, ce qui a pour effet de faire circuler le mélange depuis la cuve de préparation 10 jusqu'à la cuve de filtration 38 à travers les conduites 18, 24 et 32b. La masse d'huile envahit progressivement la presque totalité du volume de la cuve de filtration 38. Le niveau de l'huile montant ainsi dans la cuve de filtration, une partie de l'huile finit par s'écouler à travers les conduites 64 et 66 et revient dans la cuve de préparation 10. Les conduites 64 et 66 constituent un évent qui permet de s'assurer que le liquide occupe la presque totalité du volume de la cuve de filtration.
  • D'autre part, la plus grande partie de l'huile passe à travers les filtres 40 et pénètre dans les espaces 42 situés entre les filtres 40a et 40b de chaque groupe de deux filtres. Ceci a pour effet qu'une partie du matériau pulvérulent se dépose sur la face amont de chaque filtre : la face amont du filtre est celle qui se trouve du côté opposé à l'espace 42. L'huile qui a ainsi été filtrée passe dans le collecteur 44 et, de là, dans la conduite 54 et retourne dans la cuve de préparation 10.
  • Etant donné que les filtres 40 sont constitués de manière à retenir au moins une partie du matériau pulvérulent mélangé avec l'huile à traiter, une première couche de ce matériau, dite "précouche", se dépose sur la face amont du filtre. C'est donc de l'huile au moins partiellement épurée qui se retrouve dans le collecteur 44 et retourne dans la cuve 10. La pompe 22 étant toujours en marche, l'huile est ainsi recyclée à travers les filtres. A chaque passage, une nouvelle quantité de matériau pulvérulent est retenue soit par le filtre lui-même, soit par la couche déjà déposée. Il se forme ainsi un "gâteau" de matériau pulvérulent. Comme on le verra plus loin, le filtre et la couche de terre déposée sur la face amont de celui-ci retiennent les radioéléments contenus dans l'huile.
  • Au bout d'un certain nombre de cycles, l'huile qui passe à travers les filtres 40 et revient dans la cuve 10 est complètement décontaminée c'est-à-dire que son activité est inférieure à 3,7.10³ Bq/m³. Ceci peut être déterminé facilement par analyse grâce à des prélèvements effectués dans la cuve de préparation. Lorsque l'huile est décontaminée, on ouvre le robinet 60 et on ferme le robinet 56. Ainsi, la pompe 22 envoie l'huile décontaminée dans la cuve de réception 62 à travers la conduite 58. Lorsque la cuve de réception 62 est pleine, l'huile décontaminée peut être récupérée et évacuée.
  • Il est à remarquer que, puisqu'on force l'huile à travers les filtres ou à travers le gâteau qui s'est déposé sur ces derniers, une certaine pression, de l'ordre de 5 bars environ, règne dans la cuve de filtration 38. Les conduites 64 et 66 et le robinet 68 jouent le rôle d'un évent qui permet de maintenir la pression à l'intérieur de la cuve 38 dans des limites raisonnables et d'éviter qu'elle n'atteigne des valeurs trop élevées.
  • Au fur et à mesure que l'huile est expulsée dans la cuve de réception 62, le niveau baisse dans la cuve de préparation 10. Lorsque ce niveau a atteint une valeur prédéterminée, on ouvre le robinet 56 et on ferme le robinet 60. On ouvre le robinet 72 afin d'envoyer de l'air comprimé dans la cuve de filtration et de maintenir la pression à l'intérieur de cette dernière, on ferme ensuite le robinet 26 et on arrête immédiatement la pompe 22. On ouvre alors le robinet 34 afin que, sous l'effet de la pression de l'air comprimé, le reliquat d'huile se trouvant dans la cuve de filtration soit renvoyé dans la cuve 10 par l'intermédiaire de la conduite 32. Lorsqu'il n'y a plus d'huile dans la cuve 38, ce qui peut être déterminé par simple observation visuelle lorsqu'il n'y a plus d'huile entrant dans la cuve 10 par les conduites 54 et 32, on ferme les robinets 34 et 56. A ce moment, de l'air comprimé est envoyé dans la cuve 38 pour sécher le gâteau qui s'est déposé sur les filtres, l'un ou l'autre des robinets 34 et 56 pouvant être ouvert afin de laisser échapper l'air.
  • Lorsque les gâteaux sont secs (le temps nécessaire peut être déterminé facilement par des essais préalables), on ouvre le robinet 68 pour diminuer la pression à l'intérieur de la cuve 38. On ferme ensuite tous les robinets sauf le robinet 68 qui permet d'introduire de l'air sous pression normale à l'intérieur de la cuve. On ouvre la trappe 52 qui passe de la position de fermeture 52a à la position d'ouverture 52b, et on met en route le vibreur 48. Sous l'effet de ces vibrations, les couches de matériau pulvérulent qui se sont déposées sur les filtres s'en détachent et tombent dans un fût 78 qui a été préalablement placé sous la cuve 38. Lorsque le fût 78 est plein, il peut être évacué vers un lieu de stockage.
  • Eventuellement, au lieu de mélanger le matériau pulvérulent avec l'huile à l'intérieur de la cuve 10, on peut placer directement ce matériau sur la face amont des filtres 40 et faire ensuite circuler l'huile comme précédemment le processus est exactement le même que celui qui vient d'être décrit.
  • On va maintenant décrire quelques essais qui ont été réalisés en laboratoire afin de tester l'efficacité du procédé objet de la présente invention.
    • EXEMPLE 1
  • Dans cet essai, on a traité 200 cm³ d'une huile provenant d'une pompe primaire d'une centrale nucléaire et dont l'activité initiale était de 2,7.10⁴ Bq/m³. A cette huile, on a ajouté 5 g d'une terre dont les caractéristiques étaient les suivantes :
    - densité apparente de la terre non tassée : 450±40 g/l
    - densité apparente de la terre tassée : 670±60 g/l
    - poids spécifique : environ 2,4 kg/l
    • Propriétés physiques et chimiques
  • - humidité (2 h, 110°C)    : 7 % maximum
    - pertes au feu (1000°C)    : 7 % maximum
    - pH (suspension à 10 %)    : 2,5 - 3
    • Analyse granulométrique (tamisage)
  • - 150 m (DIN 40)    : 97 %
    - 70 m (DIN 80)    : 88 %
    - 60 m (DIN 100)    : 80 %
    • Composition chimique
  • - SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, CaO, Na₂O, K₂O.
  • Les valeurs indiquées sont des valeurs moyennes.
  • Il s'agit d'une bentonite lavée à l'acide chlorhydrique, puis calcinée, commercialisée par la Société Süd-­Chemie AG de Munich sous la référence TONSIL OPTIMUM FF.
  • Le mélange a été agité pendant 30 minutes à la température ambiante, qui était de l'ordre de 22°C. Le mélange a ensuite été filtré sous vide sur un papier filtre. Un gâteau s'est formé, qui a été retenu par le filtre, et on a mesuré l'activité du filtrat qui était inférieure à 3,7.10³ Bq/m³.
    • EXEMPLE 2
  • 200 cm³ de la même huile que dans l'exemple 1 ont d'abord été chauffés sous vive agitation jusqu'à ce que la température se soit stabilisée autour de 110°C. On a ensuite ajouté 3 g de la même terre que dans l'exemple 1, et le mélange a été agité pendant 30 minutes à 110°C. On a ensuite filtré le mélange dans les mêmes conditions que précédemment, et on a obtenu un filtrat dont l'activité était inférieure à 3,7.10³ Bq/m³.
    • EXEMPLE 3
  • 200 cm³ de la même huile que dans les exemples précédents ont été mélangés à température ambiante (c'est-à-dire environ 22°C) à 3 g d'une terre activée à l'acide sulfurique. Pour cela, on a ajouté quelques gouttes d'acide sulfurique concentré aux 200 cm³ d'huile avant de réaliser le mélange. Quant à la terre, elle avait les caractéristiques suivantes :
    - couleur : blanc
    - densité : humide..... 320 g/l
        apparente.. 180 g/l
    • Granulométrie
  • - refus au tamis 600µm = 1,0 % max.
    - refus au tamis 104µm = 5 % moyenne
    - pH = 10
    - surface spécifique = 1,5 - 2 m²/g
    - porosité = 75 - 85 %
    Figure imgb0001
  • Il s'agit d'une terre de diatomées d'origine lacustre. D'abord extrait de manière sélective puis broyé, le minerai est ensuite fritté, c'est-à-dire qu'il subit une calcination avec addition de fondant préalable. Ce traitement produit une particule plus grosse et, en çonséquence, plus perméable. Le matériau est ensuite cycloné pour obtention de granulométries différentes.
  • Le mélange a été agité pendant 30 minutes, puis filtré dans les mêmes conditions que précédemment. Le taux d'activité du filtrat était inférieur au seuil de contamination, c'est-à-dire inférieur à 3,7.10³ Bq/m³.
    • EXEMPLE 4
  • 200 cm³ de la même huile que précédemment ont été mélangés d'abord à quelques gouttes d'acide sulfurique concentré, puis à 3 g de la terre utilisée à l'exemple 3. L'huile a été chauffée sous agitation jusqu'à une température d'environ 110°C avant d'être mélangée à la terre. Le mélange a été agité pendant 10 minutes à 110°C, puis a été filtré dans les mêmes conditions que précédemment. Après refroidissement, on a mesuré l'activité totale du filtrat, qui était inférieure à 3,7.10³ Bq/m³.
  • Il est à noter que, pour ces essais de laboratoire, un seul passage à travers le filtre a suffi pour décontaminer entièrement l'huile. Ceci est dû au fait que les papiers filtre utilisés étaient des papiers à pores extrêmement fins, et donc capables de retenir la totalité de la terre. Dans le cas d'une utilisation industrielle avec le dispositif illustré sur le dessin, les filtres sont des filtres à mailles plus larges qui ne retiennent qu'une partie de la terre, et il est donc nécessaire de recycler l'huile jusqu'à ce que toute la terre ou tout le matériau pulvérulent soit déposé sur le filtre.
  • Le mécanisme de décontamination peut s'expliquer de la manière suivante :
  • Les radioéléments contenus dans les huiles à traiter peuvent se trouver soit sous forme de particules solides, soit sous forme de composés dissous, soit sous forme de composés se trouvant à l'état colloïdal. Les particules solides peuvent être présentes naturellement dans l'huile ou avoir été formées par réaction de l'acide avec l'huile, comme indiqué plus haut. La décontamination se fait par l'action conjuguée de trois effets :
  • Il y a d'abord un effet mécanique de filtration, les filtres arrêtant la terre ou les particules solides contenant les radioéléments, cet effet de filtration étant de plus en plus important au fur et à mesure que l'on recycle l'huile puisque l'action du gâteau qui se dépose progressivement s'ajoute à celle du filtre lui-même.
  • D'autre part, lorsqu'on utilise comme matériau pulvérulent une terre contenant des diatomées, les particules contenant les radioéléments sont absorbées ou adsorbées sur le squelette des diatomées puisque l'on force le fluide dans les pores de ces dernières. Ceci est d'autant plus vrai dans le cas où l'on recycle le mélange et où on le fait repasser à travers le filtre puisqu'au fur et à mesure que la terre ou le matériau pulvérulent se dépose sur le filtre, on observe une augmentation de pression.
  • Enfin, il y a un effet chimique, surtout dans le cas où l'on utilise une terre activée avec un acide : en effet, les radioéléments peuvent réagir avec l'acide d'activation ou les composés constitutifs de la terre, ce qui entraîne une précipitation au sein du matériau pulvérulent et améliore encore l'absorption ou l'adsorption.
  • On va maintenant donner d'autres exemples d'essais effectués en laboratoire dans les mêmes conditions que les exemples 1 à 4, mais avec d'autres huiles.
    • EXEMPLE 5
  • 200 cm³ d'une huile en provenance d'un réducteur de levage ont été chauffés pendant 15 minutes à 110°C puis mélangés à 5g de la terre utilisée dans l'exemple 1. Le mélange a été agité à cette température pendant 30 minutes. Un passage à travers un papier filtrant tel que ceux utilisés aux exemples 1 à 4 a permis de ramener l'activité de cette huile, qui était initialement de 5,2.10⁴ Bq/m³, à une valeur inférieure à 3,7.10³ Bq/m³.
    • EXEMPLE 6
  • La même huile qu'à l'exemple 5 a été chauffée à 110°C pendant 15 minutes, puis mélangée avec un matériau pulvérulent constitué de 4g de la terre utilisée aux exemples 1 et 2 mélangés à 2g de la terre utilisée aux exemples 3 et 4.
  • Là aussi, on a pu ramener le taux d'activité qui était initialement de 5,2.10⁴ Bq/m³ à une valeur inférieure à 3,7.10³ Bq/m³.
    • EXEMPLE 7
  • 200 cm³ d'une huile utilisée sur une grue de générateur de vapeur et ayant une activité de 3.10⁴ Bq/m³ ont été chauffés à 110°C pendant 15 minutes, puis mélangés à 3g de la terre utilisée à l'exemple 5. Là aussi, la filtration sur papier a permis d'obtenir une huile ayant une activité inférieure à 3,7.10³ Bq/m³.
  • Ainsi, le procédé objet de l'invention présente des avantages particulièrement intéressants dont le premier est qu'il est peu coûteux à mettre en oeuvre puique le dispositif utilisé peut être réalisé à l'aide d'éléments simples et facilement disponibles dans le commerce. D'autre part, un tel dispositif ne consomme que peu d'énergie. De plus, la capacité de traitement est importante puisqu'on peut traiter plusieurs mètres cubes d'huile contaminée par jour alors qu'avec les méthodes d'incinération de l'art antérieur, afin d'éviter d'avoir des installations trop encombrantes et trop coûteuses, on se contente d'installations de dimensions réduites ne pouvant traiter que quelques litres par jour. Enfin, après traitement, on récupère dans la cuve de réception une huile de bonne qualité qui peut être réutilisée dans l'installation nucléaire même dont elle provient, moyennant éventuellement l'introduction de quelques additifs adéquats.
  • Enfin, il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux seuls exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, mais qu'on peut envisager de nombreuses variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'homme du métier pourra choisir la forme et la nature des filtres en fonction de la nature de l'huile à traiter et adapter les dimensions de l'installation et la puissance de la pompe en fonction du débit à traiter ou remplacer tout élément du dispositif par un élément équivalent.

Claims (9)

1. Procédé pour la décontamination radioactive d'une huile contenant des radioéléments, caractérisé en ce qu'on fait passer cette huile à travers un matériau pulvérulent en présence d'un acide.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau pulvérulent est une terre contenant des diatomées ou bentonites.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau pulvérulent a une granulométrie inférieure à 0,5mm.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse de matériau pulvérulent est comprise entre 0,5 et 5% de la masse de l'huile à traiter.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide utilisé appartient au groupe constitué par l'acide chlorhydrique, l'acide phosphorique et l'acide sulfurique.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration aqueuse de l'acide utilisé est supérieure ou égale à 70%.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à :
(a) - mélanger l'huile avec le matériau pulvérulent,
(b) - faire passer le mélange à travers un filtre (40) apte à retenir au moins une partie du matériau pulvérulent, et
(c) - répéter l'étape (b) autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir la décontamination complète de l'huile.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à :
(d) placer le matériau pulvérulent sur la face amont d'un filtre (40),
(e) - faire passer l'huile à travers ce filtre (40) recouvert du matériau pulvérulent, et
(f) - répéter l'étape (e) autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir la décontamination complète de l'huile.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on chauffe l'huile avant de la faire passer à travers le matériau pulvérulent.
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