EP0568408A1 - Enceinte de séparation et de confinement de produits radioactifs contenus dans des effluents liquides et installation et procédé pour le traitement de ces effluents - Google Patents

Enceinte de séparation et de confinement de produits radioactifs contenus dans des effluents liquides et installation et procédé pour le traitement de ces effluents Download PDF

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EP0568408A1
EP0568408A1 EP93400989A EP93400989A EP0568408A1 EP 0568408 A1 EP0568408 A1 EP 0568408A1 EP 93400989 A EP93400989 A EP 93400989A EP 93400989 A EP93400989 A EP 93400989A EP 0568408 A1 EP0568408 A1 EP 0568408A1
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EP
European Patent Office
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effluents
enclosure
electrolysis
liquid
radioactive
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EP93400989A
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EP0568408B1 (fr
Inventor
Christian Brun
Pierre Guillermier
Pierre Saurin
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Areva NP SAS
Original Assignee
Framatome SA
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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an enclosure for the separation and confinement of radioactive products contained in liquid effluents, and to an installation and a method for the treatment of these effluents.
  • the steam generators of a pressurized water nuclear reactor constitute, by their configuration, their position in the secondary circuit, and the thermohydraulic phenomena linked to their operation, a preferential zone for the accumulation of sludge constituted by particles and oxides metal from the secondary circuit. It is known to clean this secondary circuit with chemical solutions.
  • Liquid effluents from chemical cleaning of the secondary circuit or decontamination of the primary part of the nuclear reactor are radioactive and must be treated, in particular with a view to their storage. These effluents essentially contain metal cations and organic molecules. Metal cations contain most of the radioactivity in the effluents.
  • the object of the invention is to separate the radioactive products contained in liquid effluents and to store them separately from liquid effluents, this with simple and safe means.
  • the subject of the invention is an enclosure for separating and confining radioactive products contained in liquid effluents, the enclosure comprising walls made of material absorbing the radiations liable to be emitted by radioactive products, characterized in that '' it further comprises electrodes comprising at least one anode and a cathode, fixed inside the enclosure, means for connecting the electrodes to a power supply circuit and means for connecting the enclosure to means for supplying and discharging liquid effluents.
  • the invention also relates to an installation for the treatment of liquid effluents containing radioactive products, characterized in that it comprises an enclosure for separation and confinement of radioactive products, the enclosure comprising walls made of material absorbing radiation likely to be emitted by radioactive products, an electrical circuit connected to an anode and a cathode fixed inside the enclosure, means for supplying and discharging liquid effluents connected to the enclosure and means for measuring the radiation dose rate emitted by the contents of the enclosure outside of it.
  • FIG. 1 shows an installation 10 according to a first embodiment of the invention, for the treatment of a predetermined volume of a radioactive solution.
  • the radioactive solution consists of liquid effluents from cleaning or decontamination operations on elements of a nuclear reactor. These effluents include metal ions and organic molecules, in particular carboxylic acids.
  • the installation 10 comprises, from left to right considering FIG. 1, an electroelectrodialysis cell 12, an electrolytic cell 14, and means 16 for ozonating the solution after electrolysis.
  • the electro-electrodialysis cell 12 is of known type and will not be described.
  • the electrolytic cell 14 includes an enclosure 18 for separation and confinement of radioactive products of low and medium activity.
  • the enclosure 18 comprises a body 20 provided with a cover 22 and sealing means of known type, not shown in the figures.
  • the walls of the body 20 and of the cover 22 of the enclosure 18 consist of an internal metallic envelope 24 and an external envelope 26 of concrete, these envelopes being adapted to absorb the radiations emitted by the products stored in the enclosure. 18.
  • the enclosure 18 is adapted to receive the radioactive solution for its treatment by electrolysis.
  • the solution is treated in volumes of approximately 200 l.
  • a cathode 28 is fixed to the body 20 of the enclosure 18 and covers its internal wall.
  • An anode 30 is fixed to the cover 22 of the enclosure 18 and extends inside the latter.
  • the cathode 28 is of a known type called "volume". This type of cathode has a large area of contact per unit volume of electrolyte and allows ion transfers from the electrolyte (liquid effluents) to the cathode at high speeds.
  • This type of cathode consists for example of a metallic foam or a metallic expanded.
  • the anode 30 is of known type, for example made of graphite.
  • the cathode 28 is electrically insulated from the internal metallic envelope 24 by an insulating intermediate layer 31 of paint or varnish.
  • the anode 30 is also electrically isolated from the metal casing 24 of the cover 22 by known means not shown in the figures.
  • the cathode 28 and the anode 30 comprise means 32,34 for connection to a circuit 36 of electrical supply provided with a current generator 38.
  • the connection means 32,34 are of known type and are accessible from the outside the enclosure 18.
  • a remote detector 40 for measuring the dose rate of the radiation emitted by the products contained in the enclosure 18 outside of the latter is disposed on the external surface of the enclosure 18.
  • the electrolytic cell 14 is connected to a closed circuit 42 for circulating the electrolyte, on the one hand by a conduit 44 for supplying liquid effluents, and on the other hand by a conduit 46 for discharging liquid effluents .
  • the conduit 44 for supplying liquid effluents comprises a first section 44A internal to the enclosure 18 and a second section 44B external to the enclosure 18.
  • the two sections 44A, 44B are connected together by means 48 of connection of the type known, accessible from outside the enclosure 18.
  • conduit 46 for discharging liquid effluents has an internal section 46A and a section 46B external interconnected by connection means 50 accessible from outside the enclosure 18.
  • the closed circuit 42 includes a circulation pump 52, the suction of which is connected by a conduit 54 to the discharge conduit 46, and the discharge conduit 56 of which is connected to the supply conduit 44.
  • the discharge conduit 56 comprises means 58 for measuring the activity of the gamma radiation of the solution forming the electrolyte.
  • the electrolytic cell 14 can be isolated from the closed circuit 42 by means of a first valve 60 arranged on the suction duct 54 and a second valve 62 disposed on the discharge duct 56.
  • the electrolytic cell 14 is connected to the electro-electrodialysis cell 12 by means for transferring the volume of radioactive solution comprising a conduit 64 connecting the electro-electrodialysis cell 12 to the supply conduit 44 of the electrolytic cell 14.
  • the solution transfer conduit 64 is provided with a valve 66 making it possible to isolate the electro-electrodialysis cell 12 from the electrolysis cell 14.
  • the ozonation means 16 comprise means for transferring the volume of solution after electrolysis comprising a conduit 68 connecting the evacuation conduit 46 of the electrolytic cell 14 to the suction of a self-priming pump 70.
  • This conduit 68 comprises a valve 72 allowing the self-priming pump 70 to be isolated from the electrolytic cell 14.
  • the discharge of the self-priming pump 70 is connected by a conduit 74 to a tank 76 for circulation of the solution.
  • the circulation tank 76 is connected to a closed ozone injection circuit 78 comprising a pump 80, the suction of which is connected by a conduit 82 to the tank 76 for circulation and the outlet of which is connected by a conduit 84 to the upstream end of an ozone injection tube 86.
  • the downstream end of the tube 86 is connected by a conduit 88 to the circulation tank 76.
  • the ozone injection tube 86 is connected to an ozonator 92 by known means comprising a conduit 90.
  • the circulation tank 76 is also connected to means 94 for taking samples of solution during ozonation.
  • These means 94 comprise a conduit 96 fitted with a valve 98, connecting the circulation tank 76 to a container 100 for taking samples.
  • This container 100 is associated with means 102 for measuring the Total Organic Carbon of a solution sample.
  • the circulation tank 76 is connected to means 104 for draining the solution after ozonation.
  • These means 104 comprise a conduit 106, fitted with a valve 108, connecting the circulation tank 76 to evacuation means not shown in the figures.
  • These evacuation means are for example connected to an effluent collector of a nuclear power plant or to the sewer of this power plant.
  • a predetermined volume of radioactive solution undergoes successively an electro-electrodialysis in the cell 12, an electrolysis in the cell 14 and an ozonation thanks to the ozonization means 16.
  • the entire volume of solution is subjected to electroelectrodialysis radioactive so as to increase the concentration of radioactive products in the solution.
  • This step is optional and can be eliminated or substituted by adding an electrolyte-support in the solution, as we will describe later in a second embodiment of the invention.
  • valve 66 is closed so as to isolate the electro-electrodialysis cell 12 from the electrolytic cell 14.
  • the entire volume of radioactive solution is transferred to the electrolytic cell 11 to undergo electrolysis there.
  • valve 66 placed between the electro-electrodialysis cell 12 and the electrolytic cell 14 as well as the valve 72 placed between this cell 14 and the ozonation means 16 are closed.
  • the valves 60, 62 at the suction and discharge of the circulation pump 52 are open in order to circulate the solution in the circuit 42.
  • the radioactive cations are deposited on the volume cathode 28. In this way, the solution becomes depleted in radioactive cations and the activity of gamma radiation decreases.
  • the evolution of the gamma radiation activity is monitored using the measurement means 58. When the gamma radiation activity is less than a predetermined threshold, this threshold depending in particular on national standards, the electrolysis is stopped.
  • the entire volume of solution is then transferred to the ozonization tank 76 by the transfer pump 70, after opening the valve 72.
  • the enclosure 18 As long as the radiation dose rate emitted by the contents of the enclosure 18 outside of the latter is less than a predetermined threshold, successive electrolyses of volumes of radioactive solution are carried out according to the previous steps. When this dose rate exceeds the predetermined threshold, the enclosure 18 is removed from the installation 10 and replaced by a new enclosure. The enclosure 18 containing the radioactive products is then placed in a storage unit, leaving inside the internal sections 44A, 46A of the supply and solution discharge conduits, the cathode 28 on which is located. the radioactive cations and the anode 30 are deposited.
  • the concrete is introduced through the external opening end of an internal section 44A, 46A of the supply duct 44 or the discharge duct 46, after having separated this internal section 44A, 46A from the corresponding external section 44B, 46B.
  • the solution contains a negligible quantity of radioactive elements and ozonation makes it possible to destroy the organic products contained in the solution, in particular the carboxylic acids.
  • the solution is ozonated by circulating this solution in the ozonization circuit 78.
  • Ozone destroys organic molecules by oxidizing them.
  • the ozone consumed by the solution is continuously renewed by means of the ozone injection tube 86.
  • samples are taken using the sampling means 94 so as to measure the Total Organic Carbon of the solution.
  • the value of the Total Organic Carbon is less than a threshold value, corresponding to the destruction of most of the organic molecules, the entire solution is drained by means 104.
  • the solution is rejected after ozonation in a sewer or in a plant effluent collector.
  • Electro-electrodialysis, electrolysis and ozonation operations are carried out independently. Thus, as soon as one of these operations is completed, it can be started again with a new solution.
  • FIG. 2 shows an installation 10 comprising an electrolytic cell 14 for the treatment of a radioactive solution comprising metal ions and organic molecules. Unlike the first embodiment of the invention, the installation 10 does not include an electro-electrodialysis cell or ozonation means.
  • the installation 10 comprises means 110 for injecting a support electrolyte into the volume of radioactive solution before electrolysis.
  • the support electrolyte comprises, for example, iron, cobalt or nickel salts.
  • the addition of a support electrolyte increases the conductivity of the solution and thus improves the efficiency of the electrolysis.
  • the support electrolyte injection means comprise a three-way valve 110 making it possible to add the support electrolyte when the solution is transferred into the electrolytic cell 14.
  • the organic molecules contained in the radioactive solution are destroyed in an incineration unit 112 of known type.
  • This incineration unit 112 destroys organic molecules by transforming them into molecules of water and carbon dioxide.
  • the method for treating the radioactive solution using the installation 10 according to the second embodiment of the invention successively comprises adding an electrolyte-support in a predetermined volume of radioactive solution, the electrolysis of the radioactive solution and incineration of the solution after electrolysis.
  • the invention is not limited to the two embodiments described.
  • it is possible to carry out no operation prior to the electrolysis of the radioactive solution.
  • You can choose to add a supporting electrolyte or electroelectrodialysis before electrolysis of the solution.
  • an ozonation or an incineration can be carried out either after electrolysis of the solution.
  • liquid effluent treatment process could also be carried out continuously, just as the separation and confinement enclosure could be used in the case of a continuous process.
  • the invention makes it possible to treat the liquid effluents produced during decontamination or cleaning operations of elements of a nuclear reactor. It makes it possible to store and very easily isolate the radioactive metallic cations from these effluents. It makes it easy to destroy organic molecules that cannot be stored with radioactive waste or released into the environment.
  • volume cathode integrated in a containment enclosure for radioactive waste makes it possible to collect the radioactive cations directly in an enclosure suitable for their storage.
  • volume cathode makes it possible to obtain a relatively high rate of transfer of the cations from the radioactive solution to the volume cathode.

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Abstract

Cette enceinte (18) comporte une cathode (28) et une anode (30) fixées à l'intérieur de l'enceinte. L'enceinte (18) est raccordée à une installation (10) permettant d'alimenter l'enceinte (18) en effluents liquides et d'évacuer les effluents liquides de l'enceinte (18). Les effluents liquides subissent une électrolyse dans l'enceinte (18). Pendant l'électrolyse, les cations métalliques radioactifs contenus dans les effluents sont déposés sur la cathode (28). Lorsque le débit de dose de rayonnement émis à l'extérieur de l'enceinte dépasse un seuil prédéterminé, on vidange l'enceinte (18) et on la stocke en laissant les électrodes (28,30) à l'intérieur de celle-ci. Les molécules organiques contenues dans les effluents sont détruites après l'électrolyse des effluents par ozonation ou incinération.

Description

  • La présente invention concerne une enceinte de séparation et de confinement de produits radioactifs contenus dans des effluents liquides, et une installation et un procédé pour le traitement de ces effluents.
  • Elle s'applique en particulier au traitement des effluents liquides provenant d'opérations de décontamination ou de nettoyage d'éléments entrant dans la constitution d'un réacteur nucléaire.
  • Les générateurs de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression constituent de par leur configuration, leur position dans le circuit secondaire, et les phénomènes thermohydrauliques liés à leur fonctionnement, une zone préférentielle d'accumulation de boues constituées par des particules et des oxydes métalliques issus du circuit secondaire. Il est connu de nettoyer ce circuit secondaire avec des solutions chimiques.
  • Il est également connu, lorsque des éléments de la partie primaire d'un générateur de vapeur de ce réacteur sont désaffectés, de procéder à leur décontamination, sur place dans la centrale nucléaire, en utilisant des solutions chimiques adaptées.
  • Les effluents liquides provenant du nettoyage chimique du circuit secondaire ou de la décontamination de la partie primaire du réacteur nucléaire sont radioactifs et doivent être traités, notamment en vue de leur stockage. Ces effluents contiennent essentiellement des cations métalliques et des molécules organiques. Les cations métalliques contiennent l'essentiel de la radioactivité des effluents.
  • Le stockage d'effluents liquides contenant des produits radioactifs est difficilement envisageable étant donné le volume important des effluents. De plus, les molécules organiques ne peuvent pas être stockées dans les mêmes enceintes que les cations métalliques, en particulier parce que ces molécules ont des propriétés de dissolution des métaux et de corrosion des enceintes de confinement.
  • L'invention a pour but de séparer les produits radioactifs contenus dans des effluents liquides et de les stocker séparément des effluents liquides, ceci avec des moyens simples et sûrs.
  • A cet effet l'invention a pour objet une enceinte de séparation et de confinement de produits radioactifs contenus dans des effluents liquides, l'enceinte comportant des parois en matériau absorbant les radiations susceptibles d'être émises par les produits radioactifs, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus des électrodes comportant au moins une anode et une cathode, fixées à l'intérieur de l'enceinte, des moyens de raccordement des électrodes à un circuit d'alimentation électrique et des moyens de raccordement de l'enceinte à des moyens d'alimentation et d'évacuation des effluents liquides.
  • Suivant d'autres caractéristiques de l'invention:
    • la cathode est de type volumique ;
    • les parois de l'enceinte comprennent une enveloppe externe en béton, une enveloppe interne métallique, et une couche de matériau isolant est interposée entre la cathode volumique et l'enveloppe interne métallique.
  • L'invention a également pour objet une installation pour le traitement d'effluents liquides contenant des produits radioactifs, caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte de séparation et de confinement des produits radioactifs, l'enceinte comportant des parois en matériau absorbant les radiations susceptibles d'être émises par les produits radioactifs, un circuit électrique relié à une anode et une cathode fixées à l'intérieur de l'enceinte, des moyens d'alimentation et d'évacuation des effluents liquides raccordés à l'enceinte et des moyens de mesure du débit de dose de rayonnement émis par le contenu de l'enceinte à l'extérieur de celle-ci.
  • Suivant d'autres caractéristiques de cette installation:
    • les moyens d'alimentation et les moyens d'évacuation des effluents liquides sont munis de moyens de raccordement à un circuit fermé de circulation de la solution radioactive ;
    • le circuit fermé comporte des moyens de mesure de l'activité du rayonnement gamma des effluents ;
    • l'installation comporte des moyens d'ozonation des effluents après électrolyse, ces moyens d'ozonation étant munis de moyens de raccordement à l'enceinte, ou bien l'installation comporte des moyens d'incinération des effluents après électrolyse, ces moyens d'incinération étant munis de moyens de raccordement à l'enceinte;
    • l'installation comprend une cellule d'électro-électrodialyse des effluents avant électrolyse, cette cellule étant munie de moyens de raccordement à l'enceinte, ou bien l'installation comprend des moyens d'injection d'un électrolyte-support dans la solution avant électrolyse, ces moyens d'injection étant munis de moyens de raccordement à l'enceinte.
  • L'invention a également pour objet un procédé de traitement d'effluents liquides contenant des produits radioactifs, caractérisé par le fait :
    • qu'on introduit un volume prédéterminé d'effluents dans une capacité ;
    • qu'on réalise l'électrolyse des effluents dans la capacité pour séparer les produits radioactifs des effluents ;
    • que, dès que l'activité du rayonnement gamma des effluents est inférieure à un seuil prédéterminé, on vide les effluents de la capacité ;
    • que, tant que le débit de dose de rayonnement émis par le contenu de la capacité à l'extérieur de celle-ci est inférieur à un seuil prédéterminé, on effectue à nouveau les étapes précédentes avec des volumes successifs d'effluents ;
    • que, dès que le débit de dose de rayonnement émis par le contenu de la capacité de confinement à l'extérieur de celle-ci est supérieur à la valeur prédéterminée, on évacue la capacité vidangée vers un stockage de produits contaminés en laissant les électrodes sur lesquelles se sont déposés les produits radioactifs à l'intérieur de la capacité.
  • Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé:
    • on coule du béton dans la capacité préalablement à son stockage ;
    • on effectue l'ozonation des effluents après électrolyse, en vue de détruire les molécules organiques, jusqu'à ce que la mesure du Carbone Organique Total des effluents soit inférieure à un seuil prédéterminé, ou bien on incinère les effluents après électrolyse en vue de détruire les molécules organiques ;
    • préalablement à l'électrolyse, on fait subir à la solution radioactive une électro-électrodialyse, ou bien préalablement à l'électrolyse, on ajoute un électrolyte-support.
  • Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-dessous en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique d'une installation selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 2 est une vue schématique d'une installation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • On voit sur la figure 1 une installation 10 selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour le traitement d'un volume prédéterminé d'une solution radioactive. La solution radioactive est constituée d'effluents liquides provenant d'opérations de nettoyage ou de décontamination d'éléments d'un réacteur nucléaire. Ces effluents comportent des ions métalliques et des molécules organiques, en particulier des acides carboxyliques.
  • L'installation 10 comporte, de la gauche vers la droite en considérant la figure 1, une cellule d'électroélectrodialyse 12, une cellule électrolytique 14, et des moyens 16 d'ozonation de la solution après électrolyse.
  • La cellule d'électro-électrodialyse 12 est de type connu et ne sera pas décrite.
  • La cellule électrolytique 14 comporte une enceinte 18 de séparation et de confinement de produits radioactifs de faible et moyenne activité. L'enceinte 18 comporte un corps 20 muni d'un couvercle 22 et des moyens de fermeture étanche de type connu, non représentés sur les figures. Les parois du corps 20 et du couvercle 22 de l'enceinte 18 sont constituées d'une enveloppe métallique interne 24 et d'une enveloppe externe 26 en béton, ces enveloppes étant adaptées pour absorber les radiations émises par les produits stockés dans l'enceinte 18.
  • L'enceinte 18 est adapté pour recevoir la solution radioactive en vue de son traitement par électrolyse. Dans les exemples décrits, on traite la solution par volumes d'environ 200 l.
  • Une cathode 28 est fixée au corps 20 de l'enceinte 18 et recouvre sa paroi interne. Une anode 30 est fixée au couvercle 22 de l'enceinte 18 et s'étend à l'intérieur de celle-ci.
  • La cathode 28 est d'un type connu dit "volumique". Ce type de cathode comporte une grande surface de contact par unité de volume d'électrolyte et permet de réaliser des transferts d'ions de l'électrolyte (effluents liquides) vers la cathode à des vitesses élevées. Ce type de cathode est constitué par exemple d'une mousse métallique ou d'un déployé métallique.
  • L'anode 30 est de type connu, par exemple en graphite.
  • La cathode 28 est isolée électriquement de l'enveloppe métallique interne 24 par une couche 31 isolante intermédiaire de peinture ou de vernis. L'anode 30 est également isolée électriquement de l'enveloppe métallique 24 du couvercle 22 par des moyens connus non représentés sur les figures.
  • La cathode 28 et l'anode 30 comportent des moyens 32,34 de connexion à un circuit 36 d'alimentation électrique muni d'un générateur de courant 38. Les moyens 32,34 de connexion sont de type connu et sont accessibles depuis l'extérieur de l'enceinte 18.
  • Un télédétecteur 40 de mesure du débit de dose du rayonnement émis par les produits contenus dans l'enceinte 18 à l'extérieur de celle-ci est disposé sur la surface externe de l'enceinte 18.
  • La cellule électrolytique 14 est reliée à un circuit fermé 42 de mise en circulation de l'électrolyte, d'une part par un conduit 44 d'alimentation en effluents liquides, et d'autre part par un conduit 46 d'évacuation des effluents liquides.
  • Le conduit 44 d'alimentation en effluents liquides comporte un premier tronçon 44A interne à l'enceinte 18 et un second tronçon 44B externe à l'enceinte 18. Les deux tronçons 44A,44B sont reliés entre eux par des moyens 48 de raccordement de type connu, accessibles depuis l'extérieur de l'enceinte 18.
  • De même, le conduit 46 d'évacuation d'effluents liquides comporte un tronçon 46A interne et un tronçon 46B externe reliés entre eux par des moyens 50 de raccordement accessibles depuis l'extérieur de l'enceinte 18.
  • Le circuit fermé 42 comporte une pompe 52 de circulation dont l'aspiration est reliée par un conduit 54 au conduit d'évacuation 46, et dont le conduit de refoulement 56 est relié au conduit d'alimentation 44.
  • Le conduit de refoulement 56 comporte des moyens 58 de mesure de l'activité du rayonnement gamma de la solution formant l'électrolyte.
  • La cellule électrolytique 14 peut être isolée du circuit fermé 42 au moyen d'une première vanne 60 disposée sur le conduit d'aspiration 54 et d'une seconde vanne 62 disposée sur le conduit de refoulement 56.
  • La cellule électrolytique 14 est reliée à la cellule d'électro-électrodialyse 12 par des moyens de transfert du volume de solution radioactive comprenant un conduit 64 reliant la cellule 12 d'électro-électrodialyse au conduit d'alimentation 44 de la cellule 14 électrolytique. Le conduit 64 de transfert de solution est muni d'une vanne 66 permettant d'isoler la cellule 12 d'électro-électrodialyse de la cellule 14 d'électrolyse.
  • On décrira maintenant les moyens 16 d'ozonation. Ces moyens 16 comportent des moyens de transfert du volume de solution après électrolyse comprenant un conduit 68 reliant le conduit d'évacuation 46 de la cellule électrolytique 14 à l'aspiration d'une pompe auto-amorçante 70. Ce conduit 68 comporte une vanne 72 permettant d'isoler la pompe auto-amorçante 70 de la cellule électrolytique 14.
  • Le refoulement de la pompe auto-amorçante 70 est relié par un conduit 74 à un réservoir 76 de circulation de la solution.
  • Le réservoir 76 de circulation est relié à un circuit fermé 78 d'injection d'ozone comprenant une pompe 80 dont l'aspiration est raccordée par un conduit 82 au réservoir 76 de circulation et dont le refoulement est raccordé par un conduit 84 à l'extrémité amont d'une trompe 86 d'injection d'ozone. L'extrémité aval de la trompe 86 est raccordée par un conduit 88 au réservoir 76 de circulation.
  • La trompe 86 d'injection d'ozone est reliée à un ozoneur 92 par des moyens connus comprenant un conduit 90.
  • Le réservoir 76 de circulation est relié également à des moyens 94 de prélèvement d'échantillons de solution en cours d'ozonation. Ces moyens 94 comportent un conduit 96 muni d'une vanne 98, reliant le réservoir 76 de circulation à un récipient 100 de prélèvement d'échantillons. Ce récipient 100 est associé à des moyens 102 de mesure du Carbone Organique Total d'un échantillon de solution.
  • Le réservoir 76 de circulation est raccordé à des moyens 104 de vidange de la solution après ozonation. Ces moyens 104 comprennent un conduit 106, muni d'une vanne 108, reliant le réservoir 76 de circulation à des moyens d'évacuation non représentés sur les figures. Ces moyens d'évacuation sont par exemple raccordés à un collecteur d'effluents d'une centrale nucléaire ou à l'égout de cette centrale.
  • On décrira maintenant le procédé de traitement d'une solution contenant des produits radioactifs et des molécules organiques, mettant en oeuvre l'installation 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention.
  • Un volume prédéterminé de solution radioactive, d'environ 2001, subit successivement une électro-électrodialyse dans la cellule 12, une électrolyse dans la cellule 14 et une ozonation grâce aux moyens d'ozonation 16.
  • Dans un premier temps, on fait subir une électroélectrodialyse à la totalité du volume de solution radioactive de façon à augmenter la concentration des produits radioactifs dans la solution. Cette étape est facultative et peut être supprimée ou substituée par un ajout d'un électrolyte-support dans la solution, comme nous le décrirons ultérieurement dans un second mode de réalisation de l'invention.
  • Pendant l'électro-électrodialyse, la vanne 66 est fermée de façon à isoler la cellule d'électro-électrodialyse 12 de la cellule électrolytique 14.
  • Après électro-électrodialyse, la totalité du volume de solution radioactive est transférée dans la cellule électrolytique 11 pour y subir une électrolyse.
  • Pendant l'électrolyse, la vanne 66 placée entre la cellule d'électro-électrodialyse 12 et la cellule électrolytique 14 ainsi que la vanne 72 placée entre cette cellule 14 et les moyens d'ozonation 16 sont fermées. Les vannes 60,62 à l'aspiration et au refoulement de la pompe de circulation 52 sont ouvertes afin de faire circuler la solution dans le circuit 42.
  • Au cours de l'électrolyse, les cations radioactifs se déposent sur la cathode volumique 28. De cette façon, la solution s'appauvrit en cations radioactifs et l'activité du rayonnement gamma baisse. L'évolution de l'activité du rayonnement gamma est suivie grâce aux moyens de mesure 58. Lorsque l'activité du rayonnement gamma est inférieure à une seuil prédéterminé, ce seuil dépendant notamment des normes nationales, on arrête l'électrolyse.
  • La totalité du volume de solution est ensuite transférée dans le réservoir 76 d'ozonation par la pompe de transfert 70, après ouverture de la vanne 72.
  • Tant que le débit de dose de rayonnement émis par le contenu de l'enceinte 18 à l'extérieur de celle-ci est inférieur à un seuil prédéterminé, on effectue des électrolyses successives de volumes de solution radioactive selon les étapes précédentes. Lorsque ce débit de dose dépasse le seuil prédéterminé, on enlève l'enceinte 18 de l'installation 10 et on la remplace par une nouvelle enceinte. L'enceinte 18 contenant les produits radioactifs est ensuite placée dans une unité de stockage en laissant à l'intérieur de celle-ci les tronçons internes 44A,46A des conduits d'alimentation et d'évacuation de solution, la cathode 28 sur laquelle se sont déposés les cations radioactifs et l'anode 30.
  • Préalablement au stockage de l'enceinte 18, il est possible de couler du béton à l'intérieur de celle-ci. Le béton est introduit par l'extrémité extérieure débouchante d'un tronçon interne 44A,46A du conduit 44 d'alimentation ou du conduit 46 d'évacuation, après avoir séparé ce tronçon interne 44A,46A du tronçon externe 44B,46B correspondant.
  • On décrira maintenant le traitement de la solution après électrolyse. Cette solution contient des molécules organiques à éliminer.
  • Après électrolyse, la solution comporte une quantité négligeable d'éléments radioactifs et l'ozonation permet de détruire les produits organiques contenus dans la solution, en particuliers les acides carboxyliques.
  • L'ozonation de la solution se fait en faisant circuler cette solution dans le circuit d'ozonation 78. L'ozone détruit les molécules organiques en les oxydant.
  • En particulier, l'oxydation des molécules d'acides carboxyliques de la solution se fait suivant la réaction chimique ci-dessous : 3C n H 2n+1 COOH+(3n+1)O₃→(3n+3)CO₂+(3n+3)H₂O
    Figure imgb0001
  • L'ozone consommée par la solution est renouvelée de façon continue au moyen de la trompe 86 d'injection d'ozone.
  • Pendant l'ozonation, on effectue des prélèvements d'échantillons grâce aux moyens de prélèvement 94 de façon à mesurer le Carbone Organique Total de la solution. Lorsque la valeur du Carbone Organique Total est inférieure à une valeur de seuil, correspondant à la destruction de la plupart des molécules organiques, on vidange la totalité de la solution grâce aux moyens 104.
  • Selon l'état final de la solution et selon le type de centrale nucléaire, on rejette la solution après ozonation dans un égout ou dans un collecteur d'effluents de la centrale.
  • Les opérations d'électro-électrodialyse, d'électrolyse et d'ozonation se font de façon indépendante. Ainsi, dès qu'une de ces opérations est terminée, on peut recommencer celle-ci avec une nouvelle solution.
  • On décrira ci-dessous un second mode de réalisation de l'invention en regard de la figure 2. Sur cette figure, les éléments analogues à ceux de la figure 1, ayant des fonctions analogues, sont désignés par des références identiques.
  • Sur la figure 2 on a représenté une installation 10 comportant une cellule électrolytique 14 pour le traitement d'une solution radioactive comportant des ions métalliques et des molécules organiques. A la différence du premier mode de réalisation de l'invention, l'installation 10 ne comporte pas de cellule d'électro-électrodialyse ni de moyens d'ozonation.
  • Dans ce second mode de réalisation de l'invention, l'installation 10 comporte des moyens 110 d'injection d'un d'électrolyte-support dans le volume de solution radioactive avant électrolyse. L'électrolyte-support comporte par exemple des sels de fer, de cobalt ou de nickel. L'ajout d'un électrolyte-support permet d'augmenter la conductivité de la solution et améliore ainsi le rendement de l'électrolyse.
  • Sur la figure 2 on voit que les moyens d'injection d'électrolyte-support comprennent une vanne trois voies 110 permettant d'ajouter l'électrolyte-support au moment du transfert de la solution dans la cellule électrolytique 14.
  • Par ailleurs, dans le second mode de réalisation de l'invention, les molécules organiques contenues dans la solution radioactive sont détruites dans une unité d'incinération 112 de type connu. Cette unité d'incinération 112 détruit les molécules organiques en les transformant en molécules d'eau et de dioxyde de carbone.
  • Le procédé de traitement de la solution radioactive mettant en oeuvre l'installation 10 selon le second mode de réalisation de l'invention comporte successivement un ajout d'électrolyte-support dans un volume prédéterminé de solution radioactive, l'électrolyse de la solution radioactive et l'incinération de la solution après électrolyse.
  • Ces opérations sont indépendantes et s'enchaînent de façon analogue aux opérations décrites dans le cas du premier mode de réalisation de l'invention.
  • L'invention ne se limite pas aux deux modes de réalisation décrits. En particulier il est possible de n'effectuer aucune opération préalablement à l'électrolyse de la solution radioactive. On peut effectuer au choix un ajout d'électrolyte-support ou bien une électroélectrodialyse préalablement à l'électrolyse de la solution. De même, on peut effectuer au choix une ozonation ou bien une incinération après électrolyse de la solution.
  • Le procédé de traitement des effluents liquides pourrait également être réalisé en continu, de même que l'enceinte de séparation et de confinement pourrait être utilisée dans le cas d'un procédé en continu.
  • L'invention permet de traiter les effluents liquides produits au cours d'opérations de décontamination ou de nettoyage d'éléments d'un réacteur nucléaire. Elle permet de stocker et d'isoler très facilement les cations métalliques radioactifs de ces effluents. Elle permet d'effectuer facilement une destruction des molécules organiques qu'il n'est pas possible de stocker avec les déchets radioactifs ou de rejeter dans l'environnement.
  • L'utilisation d'une cathode volumique intégrée dans une enceinte de confinement de déchets radioactifs permet de recueillir les cations radioactifs directement dans une enceinte adaptée pour leur stockage. De plus, la cathode volumique permet d'obtenir une vitesse de transfert des cations de la solution radioactive sur la cathode volumique relativement élevée.

Claims (16)

  1. Enceinte de séparation et de confinement de produits radioactifs contenus dans des effluents liquides, l'enceinte (18) comportant des parois en matériau absorbant les radiations susceptibles d'être émises par les produits radioactifs, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus des électrodes comportant au moins une anode (30) et une cathode (28), fixées à l'intérieur de l'enceinte, des moyens (32,34) de raccordement des électrodes (28,30) à un circuit d'alimentation électrique et des moyens (44A,46A,48,50) de raccordement de l'enceinte (18) à des moyens (44B,46B) d'alimentation et d'évacuation des effluents liquides.
  2. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cathode (28) est de type volumique.
  3. Enceinte selon la revendication 2, caractérisée en ce que les parois de l'enceinte (18) comprennent une enveloppe externe (26) en béton, une enveloppe interne (24) métallique, et en ce qu'une couche (31) de matériau isolant est interposée entre la cathode volumique (28) et l'enveloppe interne (24) métallique.
  4. Installation pour le traitement d'effluents liquides contenant des produits radioactifs, caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte (18) de séparation et de confinement des produits radioactifs, l'enceinte (18) comportant des parois en matériau absorbant les radiations susceptibles d'être émises par les produits radioactifs, un circuit électrique (36) relié à une anode (30) et une cathode (28) fixées à l'intérieur de l'enceinte (18), des moyens (44B,46B) d'alimentation et d'évacuation des effluents liquides raccordés à l'enceinte (18) et des moyens (40) de mesure du débit de dose de rayonnement émis par le contenu de l'enceinte à l'extérieur de celle-ci.
  5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens (44B) d'alimentation et les moyens (46B) d'évacuation des effluents liquides sont munis de moyens de raccordement (60,62) à un circuit fermé (42) de circulation de la solution radioactive.
  6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le circuit fermé (42) comporte des moyens (58) de mesure de l'activité du rayonnement gamma des effluents.
  7. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, les effluents liquides à traiter comportant des molécules organiques, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (16) d'ozonation des effluents après électrolyse, ces moyens (16) d'ozonation étant munis de moyens (72) de raccordement à l'enceinte (18).
  8. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, les effluents liquides à traiter comportant des molécules organiques, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (112) d'incinération des effluents après électrolyse, ces moyens (112) d'incinération étant munis de moyens (72) de raccordement à l'enceinte (18).
  9. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend une cellule d'électro-électrodialyse (12) des effluents avant électrolyse, cette cellule (12) étant munie de moyens (66) de raccordement à l'enceinte.
  10. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (110) d'injection d'un électrolyte-support dans la solution avant électrolyse, ces moyens (110) d'injection étant munis de moyens (66) de raccordement à l'enceinte.
  11. Procédé de traitement d'effluents liquides contenant des produits radioactifs, caractérisé par le fait :
    - qu'on introduit un volume prédéterminé d'effluents dans une capacité (18),
    - qu'on réalise l'électrolyse des effluents dans la capacité (18) pour séparer les produits radioactifs des effluents,
    - que, dès que l'activité du rayonnement gamma des effluents est inférieure à un seuil prédéterminé, on vide les effluents de la capacité (18),
    - que, tant que le débit de dose de rayonnement émis par le contenu de la capacité à l'extérieur de celle-ci est inférieur à un seuil prédéterminé, on effectue à nouveau les étapes précédentes avec des volumes successifs d'effluents,
    - que, dès que le débit de dose de rayonnement émis par le contenu de la capacité (18) de confinement à l'extérieur de celle-ci est supérieur à la valeur prédéterminée, on évacue la capacité vidangée vers un stockage de produits contaminés en laissant les électrodes sur lesquelles se sont déposés les produits radioactifs à l'intérieur de la capacité (18).
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'on coule du béton dans la capacité (18) préalablement à son stockage.
  13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, les effluents liquides à traiter comportant des molécules organiques, caractérisé en ce que le fait qu'on effectue l'ozonation (en 16) des effluents après électrolyse, en vue de détruire les molécules organiques, jusqu'à ce que la mesure du Carbone Organique Total des effluents soit inférieure à un seuil prédéterminé.
  14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, les effluents liquides à traiter comportant des molécules organiques, caractérisé par le fait qu'on incinère (en 12) les effluents après électrolyse en vue de détruire les molécules organiques.
  15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que, préalablement à l'électrolyse, on fait subir (en 12) aux effluents une électro-électrodialyse.
  16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que, préalablement à l'électrolyse, on ajoute (en 110) un électrolyte-support aux effluents.
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