EP3766082B1 - Emballage de transport et/ou d'entreposage de matieres radioactives permettant une fabrication facilitee ainsi qu'une amelioration de la conduction thermique - Google Patents

Emballage de transport et/ou d'entreposage de matieres radioactives permettant une fabrication facilitee ainsi qu'une amelioration de la conduction thermique Download PDF

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EP3766082B1
EP3766082B1 EP19734845.1A EP19734845A EP3766082B1 EP 3766082 B1 EP3766082 B1 EP 3766082B1 EP 19734845 A EP19734845 A EP 19734845A EP 3766082 B1 EP3766082 B1 EP 3766082B1
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EP
European Patent Office
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annular
unitary
wall
package
structures
Prior art date
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EP19734845.1A
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EP3766082A1 (fr
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Didier VUILLERMOZ
Mathieu BROUNAIS
Patrice PUPPETTI
Florent Ferry
Nicolas BUEIL
Amine NEFFATI
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Orano Nuclear Packages and Services SAS
Original Assignee
Orano Nuclear Packages and Services SAS
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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
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • 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
    • G21F3/00—Shielding characterised by its physical form, e.g. granules, or shape of the material
    • 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
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/10—Heat-removal systems, e.g. using circulating fluid or cooling fins

Definitions

  • the present invention relates to the field of containers for the transport and/or storage of radioactive materials, for example nuclear fuel assemblies or radioactive waste.
  • the present invention relates to a packaging comprising at its periphery an outer envelope for radiological protection.
  • This envelope can be obtained by stacking unitary annular structures, as is for example known from the documents EP 1 524 673 Where EP 2 041 753 .
  • the axially stacked structures together define an outer radial surface of the package, which turns out to be quite easily decontaminated, and able to meet current decontamination requirements.
  • Each unitary annular structure of the stack is traversed axially by a multitude of orifices.
  • the axial alignment of the orifices passing through the various structures makes it possible to form a plurality of axial cavities each extending over the entire length of the casing. These cavities are then filled by the radiological protection material, which then takes the form of a plurality of axial bands of radiological protection distributed circumferentially in the casing.
  • This design certainly makes it possible to achieve the objective of easy decontamination of the outer radial surface of the packaging, but it requires a complicated assembly of the unitary annular structures. Indeed, these must be perfectly indexed angularly relative to each other, in order to properly reconstitute the axial cavities for housing the radiological protection strips.
  • the subject of the invention is a packaging for the transport and/or storage of radioactive materials, comprising the characteristics of claim 1.
  • the invention thus proves to be advantageous in that it allows the preservation of an easily decontaminable outer packaging envelope, produced by the multiplicity of the outer annular walls of the unitary structures, while improving the heat conduction function thanks to the radial walls. thermal conduction which may have a more direct radial path.
  • the internal annular wall in contact with the lateral packaging body makes it possible to improve heat exchange between this lateral body and the unitary annular structure, thanks to a large contact surface.
  • the fact of integrating the internal annular wall to the annular structure unit avoids having to attach fixedly, on the packaging side body, a heat transfer plate between this same side body and the unitary annular structure.
  • This internal annular wall in addition to conferring protection against gamma radiation, facilitates the installation and maintenance of the radiological protection in the cavity, by participating in the delimitation of the latter.
  • the proposed design greatly facilitates the assembly of the outer casing, since the formation of the cavities for housing the radiological protection elements no longer requires precise angular indexing of the structures with respect to each other. Also, the radiological protection elements can advantageously be put in place gradually, as the stacking of the unitary annular structures is carried out.
  • the invention also has at least one of the following optional characteristics, taken individually or in combination.
  • Each unitary annular structure is in one piece, which makes it possible to limit manufacturing costs, while retaining the desired functionalities for this unitary annular structure.
  • n.E1/H ratio the higher the n.E1/H ratio, the lower the maximum temperature observed within the neutron protection elements. This ratio is thus greater than 0.02, while remaining less than 0.3 in order to maintain sufficient neutron protection.
  • the interval adopted for the n.E1/H ratio makes it possible to very satisfactorily satisfy the thermal criterion, as well as the neutron protection criterion as a whole within the package.
  • the packaging also corresponds to the following formula: not / H > 2 with "H" expressed in meters.
  • the thickness E1 of the radial heat conduction walls is limited, so that the neutron leaks observed locally at the level of these walls are advantageously reduced.
  • each unitary annular structure preferably corresponds to the following formula: I / E 1 ⁇ 10 with "L" corresponding to the radial spacing between the inner and outer annular walls.
  • the thickness E1 of the radial heat conduction wall constitutes a determining factor for the neutron dose rate at 2 meters, more so than the spacing L for which an effect of threshold was also detected, beyond which the increase in this spacing L no longer really acts on the neutron dose rate at 2 meters.
  • each unitary annular structure has a half cross-section in the general shape of a U, with the base of the U formed by the radial heat conduction wall, and the two branches of the U respectively formed by the outer and inner annular walls, the inside the U forms the annular cavity housing said at least one radiological protection element.
  • the two free ends of the two outer and inner annular walls are located in the same transverse plane of the packaging.
  • each unitary annular structure has, in half cross-section, the shape of a straight segment, preferably oriented orthogonally to the central longitudinal axis.
  • the radial heat conduction wall of each unitary annular structure has, in half cross-section, at least one level axial break between a radially outer portion of the wall, and a radially inner portion of the wall.
  • this provides better radiological protection, since no radial leakage occurs via the radial heat conduction walls.
  • the radiological protection element(s) forms a protection ring extending over 360°.
  • This ring extends continuously or discontinuously, and in the latter case obtained with several protective elements arranged end to end, circumferential overlap zones are preferably provided at the junction between these elements.
  • each radiological protection element is an element cast in the cavity, or a prefabricated element arranged in this cavity.
  • At least several of said unitary annular structures are identical, and preferably all of them. This allows for greater ease of manufacture. But on the contrary, for at least some of them, the annular structures can have different geometries to adapt the volume of the annular cavities and the radiological protections housed therein, to the local need for radiological protection.
  • Each unitary annular structure has a half cross-section of constant shape, again for ease of manufacture.
  • the radial heat conduction wall has the same thickness. This helps to impart uniform thermal performance in the radial direction.
  • the number of unitary annular structures is between 10 and 50, and the height of the outer radiological protection envelope formed by the stacking of these structures is between 1 and 4 m.
  • This implementation makes it very easy to assemble the components of the packaging, thanks in particular to the sequencing of steps as well as the possibility of manufacturing the means of radiological protection separately from the side body of the packaging, or even on a different manufacturing site. It also allows easy verification of the conformity of the radiological protection elements, before the installation of the associated annular structure around the side body of the packaging. In the event of failure of one of the radiological protection elements, it can be reworked or replaced, always before the installation of the associated annular structure around the side body of the packaging.
  • a packaging 1 for the storage and/or transport of radioactive materials such as nuclear fuel assemblies or radioactive waste (not shown).
  • This packaging 1 is shown in a vertical storage position, in which its central longitudinal axis 2 is oriented vertically. It rests on a packaging bottom 4, opposite a removable lid 6 in the direction of the height 8, parallel to the longitudinal axis 2. Between the bottom 4 and the lid 6, the packaging 1 comprises a side body 10 extending around the axis 2, and internally delimiting a housing 12 for the radioactive materials.
  • This housing can constitute a containment enclosure 12 intended to receive the radioactive materials, for example arranged in a storage basket also located in the containment enclosure.
  • the containment enclosure is fully defined by a case, also referred to as a “canister”, placed in the aforementioned housing 12. The latter is closed axially upwards by cover 6, and downwards by bottom 4.
  • the side body 10 can be made in one piece, as shown in the figure 1 , or by several concentric ferrules.
  • the packaging 1 includes an outer radiological protection casing 14, specific to the present invention.
  • the casing 14 is made using the axial stack of a plurality of unitary annular structures 16, for example provided in a number n between 10 and 50, over a cumulative height "H" of the order of 1 to 4m.
  • This height "H" of the outer casing 14 corresponds substantially to that of the housing 12 in the direction 8.
  • all the structures 16 stacked along the axis 2 are identical, each secured to and in contact with an outer radial surface 18 of the lateral body 10. At one of the ends of the stack, corresponding to the low end on the figure 1 , the last structure 16 can nevertheless be covered with a closure plate 20.
  • the structure 16 is preferably made in one piece.
  • the annular structure 16 is in one piece, for example produced by forging then machining, or else by molding, preferably by casting in cast iron. These techniques make it possible to limit the production costs.
  • the structure 16 has a half cross-section in the general shape of a U, with its base facing upwards. A reverse orientation with the base down would obviously be possible, without departing from the scope of the invention. This half-cross-section maintains a constant shape, regardless of the plane of section along the circumferential direction of this structure 16.
  • the base of the U forms a radial heat conduction wall 22. It takes the form of a straight segment which is preferably orthogonal to the axis 2, for a more direct conduction path towards the outside of the package.
  • This wall 22 has the same thickness "E1" in any cross-section half. This thickness “E1” is for example between 5 and 40 mm, and preferably between 15 and 25 mm. As will be described later, its thickness is correlated to the number of structures 16, in particular with the aim that all the radial walls joined together can evacuate a determined quantity of heat, given off by the radioactive materials.
  • the inner end of the radial heat conduction wall 22 is intended to be in contact with and secured to the outer radial surface 18 of the side body 10.
  • the radial wall 22 is integral with an outer annular wall 24.
  • this wall 24 takes the form of a straight segment parallel to the axis 2, and which projects downwards from the outer end of the radial wall 22.
  • the thickness "E2" of the wall 24 is essentially dependent on its capacity to absorb the gamma radiation generated by the neutrons, when the latter are absorbed within the radiological protection , in the case where the latter is a neutron shield as will be described below.
  • the thickness "E2" can be between 5 and 40 mm, and preferably between 15 and 25 mm.
  • the radial wall 22 is integral with an internal annular wall 26 forming a second branch of the U.
  • the internal annular wall 26 is also in contact with and integral with the outer radial surface 18 of the side body 10.
  • the contact is preferably a surface contact, over the entire internal surface of the annular wall 26.
  • the joining is effected for example by hooping, as will be described below.
  • the contact may simply be sliding between, on the one hand, the internal annular wall 26 and the inner end of the radial heat conduction wall 22 which extends it axially, and, on the other hand, the external radial surface 18 of the lateral body 10. .
  • this wall 26 also takes the form of a straight line segment parallel to the axis 2, and which projects downwards from the inner end of the radial wall 22.
  • the thickness “E3” of the wall 26 is notably dictated by its ability to limit gamma radiation. The greater its thickness, the more that of the side body 10 can be reduced. The manufacturing costs of the assembly formed by the side body 10 and the outer casing 14 can then be reduced, since the cost of the internal parts of the annular structures 16, which are preferably made of cast iron, is lower than that of the body. 10, preferably made of forged steel.
  • each annular cavity 30 is delimited by two structures 16 directly consecutive in the stack.
  • the cavity 30 is closed radially towards the outside by the external annular wall 24 of one of the two directly consecutive annular structures 16, and closed radially towards the interior by the internal annular wall 26 of this same annular structure 16.
  • annular cavity 30 is closed axially upwards by the radial wall 22 of this same structure 16, and closed axially downwards by the radial wall 22 of the annular structure 16 directly consecutive in the stack, which closes off the opening between the two branches of the U of the first structure 16.
  • the outer annular walls 24 are adjacent along the direction 8, and they together form an outer radial surface of the packaging which is substantially continuous, and easily decontaminated.
  • the annular cavities 30 thus follow one another along the axis 2, each being filled entirely or almost entirely with a radiological protection material.
  • a radiological protection material may be a material for protection against gamma radiation, and/or a neutron absorption material aimed at satisfying regulatory radiological criteria around the packaging when it is loaded with radioactive materials.
  • it is a neutron-absorbing material, comprising on the one hand neutron-absorbing elements, and on the other hand hydrogenated elements.
  • neutron absorber elements it is understood elements which have an effective section greater than 100 barns for thermal neutrons. By way of indicative examples, these are elements of the boron, gadolinium, hafnium, cadmium, indium, etc. type.
  • each structure 16 corresponds to the following formula: 0.02 ⁇ not .
  • this ratio makes it possible to maintain sufficient neutron shielding in the cavities 30. Moreover, by being greater than 0.02, this ratio surprisingly makes it possible to maintain the neutron shielding material at a reasonable maximum temperature. , limiting the risk of accelerated ageing. This ratio thus offers a very satisfactory compromise in terms of thermal conduction and neutron protection as a whole.
  • the packaging is such that it corresponds to the following formula: n/H > 2, “H” here being expressed in meters.
  • the thickness E1 of the radial walls 22 is limited, and the neutron leaks observed locally are thereby reduced.
  • each structure 16 preferably responds to the following formula: I / E 1 ⁇ 10 with "L" corresponding to the radial spacing between the inner and outer annular walls 26, 24. It is further specified that this distance L also preferably corresponds substantially to the radial length of the neutron shield. More generally, it is indicated that the annular cavity is filled in whole or in large part by the neutron shielding, preferably over at least 90% of its total volume.
  • This geometric condition makes it possible to limit the thickness E1 of the radial wall 22, which constitutes a determining factor for the neutron dose rate at 2 meters.
  • a dimensioning of the annular structure 16 with such a higher ratio or equal to 10 would result in a high radial length of the casing 14 to satisfy the neutron dose rate criterion at 2 meters, and therefore a substantial overall mass of the package. This is explained at least in part by the fact that from a given radial length of the neutron shield, a threshold effect occurs and the increase in this length has little effect on the throughput of neutron dose at 2 meters.
  • the radiological protection material is for example in the form of one or more cast elements, preferably a single continuous ring cast over 360° in the cavity 30. It can alternatively be in the form of one or more several prefabricated elements, arranged in the cavity 30.
  • a neutron protection ring 34 is formed discontinuously using several protection elements 32 arranged end to end.
  • these latter elements 32 preferably have circumferential overlap zones 36 at their circumferential ends ensuring the junction between these different elements.
  • the figure 6 represents a first method of manufacturing the packaging 1, for the steps which relate to the assembly of the outer casing 14 of radiological protection around the side body 10.
  • This method consists of the repetition of two successive steps.
  • the first of these two steps consists in setting up one of the unitary annular structures 16 in the stack around the lateral body 10, even though its annular cavity 30 is not yet filled by the radiological protection element(s). .
  • This step is schematized by the arrow 36 on the figure 6 .
  • the structure 16 can be heated beforehand, for example to a temperature of the order of 200°C. It is brought into contact with the rest of the stack, so as to close the cavity 30 of the structure 16 previously placed in the stack, and which is filled with the radiological protection material.
  • the structure has cooled, for example to a temperature below 160° C., it adheres by shrinking to the outer radial wall 18 of the side body, via the inner end of the radial wall 22 and via the inner annular wall 26 .
  • the radiological protection material can then be placed in the annular cavity 30 of the cooled structure 16, without risk of thermal degradation of this material.
  • these steps are carried out with the packaging 1 in the vertical position, but with its bottom facing upwards so that each cavity 30 to be filled is open upwards.
  • the material is put in place by casting or by arranging prefabricated elements in the cavity 30, then the radiological protection thus obtained is inspected before repeating these same two first and second steps.
  • the figure 7 represents a second method of manufacturing the packaging 1, for the steps which relate to the assembly of the outer casing 14 of radiological protection around the side body 10.
  • This method consists of the repetition of two successive steps.
  • the first of these two steps here consists in placing each radiological protection element in the annular cavity 30 defined in part by one of the unitary annular structures 16, not yet placed in the stack.
  • This step can advantageously be carried out on a site different from that on which the stacking of the unitary annular structures 16 is carried out.
  • the quality of the radiological protection elements can be inspected before the installation of the structure 16 around the body 10, this operation corresponding to the second step.
  • This insertion of the structure 16, equipped with its radiological protection can also be carried out by heating, as has been described above.
  • each unitary annular structure 16 has a half cross-section in the general shape of a U, with the base of the U formed by the radial wall 22, and the two branches of the U respectively formed by the external 24 and internal 26 annular walls.
  • the two free ends of the two annular walls 24, 26 are located in the same transverse plane of the packaging. Nevertheless, the free ends of the two annular walls 24, 26 can be offset axially from each other, without departing from the scope of the invention. Maintaining the free ends of the two annular walls 24, 26 in the same transverse plane makes it easier to cast the neutron shield in the annular cavity 30.
  • each cavity 30 is delimited radially outwards by a part of the external wall 24 (the external lateral branch of the H) of one of the structures 16, and by a part of the external wall 24 of the structure 16 directly consecutive in stacking.
  • Each annular cavity 30 is also delimited radially towards the inside by a part of the internal wall 26 (the internal lateral branch of the H) of one of the structures 16, and by a part of the internal wall 26 of the structure 16 directly consecutive in the stack.
  • the two side branches could be offset axially from one another, without departing from the scope of the invention.
  • the figure 9 represents another alternative embodiment mentioned above, in which the unitary structure 16 of half cross-section in the shape of a general U no longer has a base 22 substantially orthogonal to the axis 2, but this base 22 is inclined with respect to this same axis 2 by an angle "A" different from 90°.
  • This angle can preferably be between 20 and 70°.
  • the base 22 forming the radial heat conduction wall may be an inclined straight segment, connecting the ends of the two annular walls 24, 26.
  • a central part of this base 22 of can be a straight segment, or even a curved portion, and the two connecting ends 40 can be rounded.
  • the figures 10 and 11 represent another alternative embodiment, on which the radial heat conduction wall 22 of each unitary annular structure 16 has a different shape. It is no longer straight and radial as in the previous embodiments, but it includes, in half-section transverse, at least one level axial rupture 22c between a radially outer wall portion 22a and a radially inner wall portion 22b.
  • This embodiment like the previous one, makes it possible to improve radiological protection, since no radial leakage occurs via the radial heat conduction walls 22.
  • the axial rupture at level 22c takes the form of a riser oriented parallel to the axis 2, and substantially centered between the two portions 22a, 22b.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention se rapporte au domaine des emballages de transport et/ou d'entreposage de matières radioactives, par exemple des assemblages de combustible nucléaire ou des déchets radioactifs.
  • Plus précisément, la présente invention se rapporte à un emballage comprenant à sa périphérie une enveloppe extérieure de protection radiologique.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
  • De l'art antérieur, il est connu de venir rapporter une enveloppe extérieure de protection radiologique, autour d'un corps latéral d'un emballage. La fonction recherchée avec cette enveloppe réside dans la protection contre le rayonnement gamma, et/ou dans l'absorption neutronique afin de respecter les critères radiologiques réglementaires autour de l'emballage, lorsque celui-ci est chargé de matières radioactives.
  • Cette enveloppe peut être obtenue par l'empilement de structures annulaires unitaires, comme cela est par exemple connu des documents EP 1 524 673 ou EP 2 041 753 . Dans la réalisation connue du document EP 2 041 753 , les structures empilées axialement définissent ensemble une surface radiale extérieure de l'emballage, qui s'avère assez facilement décontaminable, et capable de répondre aux exigences actuelles en matière de décontamination.
  • Chaque structure annulaire unitaire de l'empilement est traversée axialement par une multitude d'orifices. L'alignement axial des orifices traversant les différentes structures permet de former une pluralité de cavités axiales s'étendant chacune sur toute la longueur de l'enveloppe. Ces cavités sont ensuite comblées par le matériau de protection radiologique, qui prend alors la forme d'une pluralité de bandes axiales de protection radiologique réparties circonférentiellement dans l'enveloppe.
  • Cette conception permet certes d'atteindre l'objectif d'une décontamination aisée de la surface radiale extérieure de l'emballage, mais elle requiert un assemblage compliqué des structures annulaires unitaires. En effet, celles-ci doivent être parfaitement indexées angulairement les unes par rapport aux autres, afin de reconstituer convenablement les cavités axiales de logement des bandes de protection radiologique.
  • De nombreux autres inconvénients découlent de cette conception, parmi lesquels une fonction de conduction thermique fortement dégradée au sein de l'enveloppe. Cela s'explique par le fait que les bandes axiales se recouvrent partiellement les unes les autres selon la direction radiale, afin de limiter au mieux les fuites radiologiques dans cette direction. Ce recouvrement entraîne une complexification notable de la forme des parois radiales qui définissent les cavités axiales, créant ainsi des chemins de conduction thermique radiaux peu optimisés.
  • Par conséquent, il existe un besoin d'optimisation de la conception des emballages existants, afin de pallier les inconvénients décrits ci-dessus.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • Pour répondre à ce besoin, l'invention a pour objet un emballage pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives, comprenant les caractéristiques de la revendication 1.
  • L'invention se révèle ainsi avantageuse en ce qu'elle permet la conservation d'une enveloppe extérieure d'emballage facilement décontaminable, réalisée par la multiplicité des parois annulaires externes des structures unitaires, tout en améliorant la fonction de conduction thermique grâce aux parois radiales de conduction thermique qui peuvent présenter un chemin radial plus direct. De plus, la paroi annulaire interne au contact du corps latéral d'emballage permet d'améliorer les échanges thermiques entre ce corps latéral et la structure annulaire unitaire, grâce à une surface de contact importante. Le fait d'intégrer la paroi annulaire interne à la structure annulaire unitaire évite d'avoir à rapporter fixement, sur le corps latéral d'emballage, une platine de transfert thermique entre ce même corps latéral et la structure annulaire unitaire. Cette paroi annulaire interne, en plus de conférer une protection contre les rayonnements gamma, facilite la mise en place et le maintien de la protection radiologique dans la cavité, en participant à la délimitation de celle-ci.
  • En outre, la conception proposée facilite grandement l'assemblage de l'enveloppe extérieure, car la formation des cavités de logement des éléments de protection radiologique ne requiert plus d'indexation angulaire précise des structures les unes par rapport aux autres. Egalement, les éléments de protection radiologique peuvent avantageusement être mis en place progressivement, au fur et à mesure de la réalisation de l'empilement des structures annulaires unitaires.
  • D'autres avantages découlent de la conception propre à l'invention, comme par exemple l'amélioration de la protection radiologique qui peut à présent être annulaire, en comparaison des bandes axiales moins performantes de l'art antérieur.
  • Il devient aussi possible d'adapter localement la performance radiologique du matériau, au besoin de protection spécifique associé à la position axiale de ce matériau. En effet, les cavités annulaires qui se succèdent axialement peuvent ne pas toutes être remplies avec un même matériau de protection radiologique. A cet égard, au centre de l'emballage, il sera par exemple utilisé un matériau présentant une plus forte capacité de protection radiologique que celle d'un autre matériau utilisé pour combler les cavités annulaires situées à proximité des extrémités axiales de l'emballage. Cela conduit à un gain économique important, tout en offrant une protection radiologique satisfaisante. Cette spécificité s'avère d'autant plus intéressante qu'elle est obtenue sans modifier l'épaisseur des éléments de protection radiologique, ni celle des cavités annulaires qui les reçoivent.
  • Toujours parmi les autres avantages conférés par l'invention, il est cité l'amélioration du contrôle de la qualité de la protection radiologique, en particulier lorsque la protection est coulée in situ. En effet, il est possible d'avoir un accès visuel sur la protection radiologique placée dans sa cavité associée, avant que celle-ci ne soit fermée par la mise en place de la structure directement consécutive dans l'empilement. Cet accès visuel peut avantageusement s'opérer sur tout le périmètre de la protection radiologique. Ainsi, en cas de non-conformité, la protection peut être retouchée ou remplacée avant la fermeture de la cavité dans laquelle elle est logée.
  • L'invention présente par ailleurs au moins l'une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
  • Chaque structure annulaire unitaire est monobloc, ce qui permet de limiter les coûts de fabrication, tout en conservant les fonctionnalités désirées pour cette structure annulaire unitaire.
  • Ledit élément de protection radiologique est un élément de protection neutronique, et chaque structure annulaire unitaire répond à la formule suivante : 0,02 < n . E 1 / H < 0,3
    Figure imgb0001
     avec :
    • « n » correspondant au nombre total de structures annulaires unitaires empilées ;
    • « E1 » correspondant à l'épaisseur de la paroi radiale de conduction thermique ; et
    • « H » correspondant à la hauteur de l'enveloppe extérieure.
  • Il a en effet été déterminé, de manière surprenante, que plus le rapport n.E1/H était élevé, plus la température maximale observée au sein des éléments de protection neutronique était faible. Ce rapport est ainsi supérieur à 0,02, tout en restant inférieur à 0,3 afin de conserver une protection neutronique suffisante. L'intervalle retenu pour le rapport n.E1/H permet de satisfaire de manière très satisfaisante le critère thermique, ainsi que le critère de protection neutronique dans sa globalité au sein de l'emballage.
  • De préférence, l'emballage répond également à la formule suivante : n / H > 2
    Figure imgb0002
     avec « H » exprimée en mètres.
  • Avec ce dimensionnement, l'épaisseur E1 des parois radiales de conduction thermique est limitée, de sorte que les fuites neutroniques observées localement au niveau de ces parois se trouvent avantageusement réduites.
  • Egalement dans le but de réduire localement les fuites neutroniques, en particulier le débit de dose neutron à 2 mètres de la surface extérieure de l'enveloppe extérieure de l'emballage, chaque structure annulaire unitaire répond de préférence à la formule suivante : L / E 1 < 10
    Figure imgb0003
     avec « L » correspondant à l'écartement radial entre les parois annulaires interne et externe.
  • De manière surprenante, il a en effet été déterminé que l'épaisseur E1 de la paroi radiale de conduction thermique constituait un facteur déterminant pour le débit de dose neutron à 2 mètres, plus d'ailleurs que l'écartement L pour lequel un effet de seuil a également été détecté, au-delà duquel l'augmentation de cet écartement L n'agit plus réellement sur le débit de dose neutron à 2 mètres.
  • De préférence, chaque structure annulaire unitaire présente une demi-section transversale en forme générale de U, avec la base du U formée par la paroi radiale de conduction thermique, et les deux branches du U respectivement formées par les parois annulaires externe et interne, l'intérieur du U forme la cavité annulaire logeant ledit au moins un élément de protection radiologique.
  • De préférence, pour chaque structure annulaire unitaire en forme de U, les deux extrémités libres des deux parois annulaires externe et interne se situent dans un même plan transversal de l'emballage.
  • D'autres formes sont bien évidemment possibles, comme une forme en H, qui est également particulièrement simple à obtenir, tout en offrant des performances élevées de conduction thermique.
  • La paroi radiale de conduction thermique de chaque structure annulaire unitaire présente, en demi-section transversale, la forme d'un segment de droite, de préférence orienté orthogonalement à l'axe central longitudinal.
  • Cette spécificité permet l'obtention d'une fonction de transfert thermique performante, car la paroi radiale forme alors un chemin direct de conduction de chaleur. Alternativement, le segment de droite pourrait être incliné différemment par rapport à l'axe central longitudinal. Le chemin de conduction thermique serait alors moins direct, mais la protection radiologique plus performante.
  • Selon une autre réalisation, la paroi radiale de conduction thermique de chaque structure annulaire unitaire présente, en demi-section transversale, au moins une rupture axiale de niveau entre une portion radialement externe de paroi, et une portion radialement interne de paroi. Ici encore, cela procure une meilleure protection radiologique, car il ne se produit aucune fuite radiale via les parois radiales de conduction thermique.
  • Dans chaque cavité annulaire, le/les éléments de protection radiologique forme un anneau de protection s'étendant sur 360°. Cet anneau s'étend de façon continue ou discontinue, et dans ce dernier cas obtenu avec plusieurs éléments de protection agencés bout-à-bout, il est de préférence prévu des zones de chevauchement circonférentiel au niveau de la jonction entre ces éléments.
  • Dans chaque cavité annulaire, chaque élément de protection radiologique est un élément coulé dans la cavité, ou un élément préfabriqué agencé dans cette cavité.
  • Au moins plusieurs desdites structures annulaires unitaires sont identiques, et de préférence la totalité d'entre elles. Cela permet une plus grande facilité de fabrication. Mais au contraire, pour au moins certaines d'entre elles, les structures annulaires peuvent présenter des géométries différentes pour adapter le volume des cavités annulaires et des protections radiologiques qui y sont logées, au besoin local en protection radiologique.
  • Chaque structure annulaire unitaire présente une demi-section transversale de forme constante, toujours pour des facilités de fabrication.
  • Dans toute demi-section transversale de chaque structure annulaire unitaire, la paroi radiale de conduction thermique présente une même épaisseur. Cela permet de conférer une performance thermique uniforme dans la direction radiale.
  • Le nombre de structures annulaires unitaires est compris entre 10 et 50, et la hauteur de l'enveloppe extérieure de protection radiologique formée par l'empilement de ces structures est comprise entre 1 et 4 m.
  • L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tel emballage pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives ; comprenant la répétition des étapes successives suivantes :
    • mise en place de l'une des structures annulaires unitaires dans l'empilement autour du corps latéral ;
    • mise en place de chaque élément de protection radiologique dans la cavité annulaire définie en partie par la structure annulaire unitaire mise en place à l'étape précédente.
  • Ainsi, lorsque les structures annulaires unitaires doivent être chauffées avant leur mise en place dans l'empilement, il peut alors être avantageusement attendu le refroidissement de la structure annulaire assemblée autour du corps latéral, avant la mise en place de chaque élément de protection radiologique. Ces éléments de protection radiologique ne sont alors exposés à aucun risque de dégradation thermique.
  • L'invention a également pour objet un autre procédé de fabrication d'un tel emballage pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives, comprenant la répétition des étapes successives suivantes :
    • mise en place de chaque élément de protection radiologique dans la cavité annulaire définie en partie par l'une des structures annulaires unitaires ;
    • mise en place, dans l'empilement autour du corps latéral, de la structure annulaire unitaire mentionnée à l'étape précédente, équipée de chaque élément de protection radiologique.
  • Cette mise en œuvre procure une grande facilité d'assemblage des composants de l'emballage, grâce en particulier au séquencement d'étapes ainsi qu'à la possibilité de fabriquer les moyens de protection radiologique séparément du corps latéral de l'emballage, voire sur un site de fabrication différent. Elle permet aussi une vérification aisée de la conformité des éléments de protection radiologique, avant la mise en place de la structure annulaire associée autour du corps latéral d'emballage. En cas de défaillance de l'un des éléments de protection radiologique, celui-ci peut être retouché ou remplacé, toujours avant la mise en place de la structure annulaire associée autour du corps latéral d'emballage.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
    • la figure 1 représente une vue en coupe axiale longitudinale d'un emballage pour l'entreposage et/ou le transport de matières radioactives, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ;
    • la figure la représente une vue en coupe transversale de l'emballage montré sur la figure 1, selon la ligne la-la de cette figure ;
    • la figure 2 représente une vue en perspective de l'emballage montré sur la figure 1 ;
    • la figure 3 représente une vue partielle en perspective de l'une des structures annulaires unitaires qui forment une enveloppe extérieure de protection radiologique de l'emballage montré sur les figures précédentes ;
    • la figure 4 est une vue en coupe transversale de la structure montrée sur la figure 3 ;
    • la figure 5 est une vue en demi-section transversale de la structure annulaire unitaire montrée sur les figures 3 et 4 ;
    • la figure 6 représente schématiquement un procédé de fabrication de l'emballage montré sur les figures précédentes, selon une première possibilité de mise en œuvre ;
    • la figure 7 représente schématiquement un procédé de fabrication de l'emballage montré sur les figures 1 à 5, selon une seconde possibilité de mise en œuvre ;
    • la figure 8 représente une partie de l'emballage montré sur les figures 1 à 5, selon une alternative de réalisation ;
    • la figure 9 représente une vue similaire à celle de la figure 5, avec la structure annulaire unitaire se présentant selon une alternative de réalisation ;
    • la figure 10 est une vue partielle en perspective de l'une des structures annulaires unitaires, selon encore une autre alternative de réalisation ; et
    • la figure 11 est une vue en coupe transversale de la structure montrée sur la figure 10.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
  • En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, il est représenté un emballage 1 pour l'entreposage et/ou le transport de matières radioactives, comme des assemblages de combustible nucléaire ou des déchets radioactifs (non représentés).
  • Cet emballage 1 est représenté en position verticale d'entreposage, dans laquelle son axe central longitudinal 2 est orienté verticalement. Il repose sur un fond d'emballage 4, opposé à un couvercle amovible 6 selon la direction de la hauteur 8, parallèle à l'axe longitudinal 2. Entre le fond 4 et le couvercle 6, l'emballage 1 comporte un corps latéral 10 s'étendant autour de l'axe 2, et délimitant intérieurement un logement 12 pour les matière radioactives. Ce logement peut constituer une enceinte de confinement 12 destinée à recevoir les matières radioactives, par exemple agencées dans un panier de rangement également situé dans l'enceinte de confinement. Alternativement, l'enceinte de confinement est définie intégralement par un étui, également dénommé « canister », placé dans le logement 12 précité. Ce dernier est fermé axialement vers le haut par le couvercle 6, et vers le bas par le fond 4.
  • Le corps latéral 10 peut être réalisé d'un seul tenant, comme cela a été représenté sur la figure 1, ou bien par plusieurs viroles concentriques.
  • Autour du corps latéral 10, l'emballage 1 comporte une enveloppe extérieure de protection radiologique 14, propre à la présente invention.
  • L'enveloppe 14 est réalisée à l'aide de l'empilement axial d'une pluralité de structures annulaires unitaires 16, par exemple prévues dans un nombre n compris entre 10 et 50, sur une hauteur cumulée « H » de l'ordre de 1 à 4 m. Cette hauteur « H » de l'enveloppe extérieure 14 correspond sensiblement à celle du logement 12 selon la direction 8.
  • Dans ce mode de réalisation préféré, toutes les structures 16 empilées selon l'axe 2 sont identiques, chacune solidaire et au contact d'une surface radiale extérieure 18 du corps latéral 10. A l'une des extrémités de l'empilement, correspondant à l'extrémité basse sur la figure 1, la dernière structure 16 peut néanmoins être revêtue d'une plaque de fermeture 20.
  • En référence à présent aux figures 3 à 5, il va être détaillé la conception de l'une des structures annulaires unitaires 16, représentée dans sa position telle qu'adoptée lorsqu'elle se trouve sur l'emballage en position verticale, avec le couvercle vers le haut comme sur les figures 1 et 2.
  • La structure 16 est de préférence réalisée d'un seul tenant. En d'autres termes, la structure annulaire 16 est monobloc, par exemple réalisée par forgeage puis usinage, ou encore par moulage, de préférence par un moulage en fonte. Ces techniques permettent de limiter les coûts de réalisation.
  • La structure 16 présente une demi-section transversale en forme générale de U, avec sa base orientée vers le haut. Une orientation inverse avec la base vers le bas serait bien évidemment envisageable, sans sortir du cadre de l'invention. Cette demi-section transversale conserve une forme constante, quel que soit le plan de section le long de la direction circonférentielle de cette structure 16.
  • La base du U forme une paroi radiale de conduction thermique 22. Elle adopte la forme d'un segment de droite qui est préférentiellement orthogonal à l'axe 2, pour un chemin de conduction plus direct vers l'extérieur de l'emballage. Cette paroi 22 présente une même épaisseur « E1 » dans toute demi-section transversale. Cette épaisseur « E1 » est par exemple comprise entre 5 et 40 mm, et préférentiellement comprise entre 15 et 25 mm. Comme cela sera décrit ultérieurement, son épaisseur est corrélée au nombre de structures 16, notamment dans le but que toutes les parois radiales réunies puissent évacuer une quantité de chaleur déterminée, dégagée par les matières radioactives.
  • L'extrémité intérieure de la paroi radiale de conduction thermique 22 est destinée à être au contact et solidaire de la surface radiale extérieure 18 du corps latéral 10. A son extrémité opposée, à savoir l'extrémité extérieure, la paroi radiale 22 est solidaire d'une paroi annulaire externe 24. En demi-section transversale, cette paroi 24 prend la forme d'un segment de droite parallèle à l'axe 2, et qui se projette vers le bas à partir de l'extrémité extérieure de la paroi radiale 22. A titre indicatif, il est noté que l'épaisseur « E2 » de la paroi 24 est essentiellement dépendante de sa capacité à absorber les rayonnements gamma générés par les neutrons, lorsque ces derniers se font absorber au sein de la protection radiologique, dans le cas où cette dernière est une protection neutronique comme cela sera décrit ci-après. L'épaisseur « E2 » peut être comprise entre 5 et 40 mm, et préférentiellement comprise entre 15 et 25 mm.
  • Enfin, à son extrémité intérieure, la paroi radiale 22 est solidaire d'une paroi annulaire interne 26 formant une seconde branche du U. La paroi annulaire interne 26 est elle aussi au contact et solidaire de la surface radiale extérieure 18 du corps latéral 10. Le contact est préférentiellement un contact surfacique, sur l'intégralité de la surface interne de la paroi annulaire 26. La solidarisation s'effectue par exemple par frettage, comme cela sera décrit ci-après. Alternativement, le contact peut être simplement glissant entre d'une part la paroi annulaire interne 26 et l'extrémité intérieure de la paroi radiale de conduction thermique 22 qui la prolonge axialement, et d'autre part la surface radiale extérieure 18 du corps latéral 10.
  • En demi-section transversale, cette paroi 26 prend également la forme d'un segment de droite parallèle à l'axe 2, et qui se projette vers le bas à partir de l'extrémité intérieure de la paroi radiale 22. A titre indicatif, il est noté que l'épaisseur « E3 » de la paroi 26 est notamment dictée par sa capacité à limiter les rayonnements gamma. Plus son épaisseur est importante, plus celle du corps latéral 10 peut être réduite. Les coûts de fabrication de l'ensemble formé par le corps latéral 10 et l'enveloppe extérieure 14 peuvent alors être réduits, puisque le coût des parties internes des structures annulaires 16, qui sont de préférence en fonte, est moins élevé que celui du corps 10, réalisé de préférence en acier forgé.
  • Grâce à la conception de ces structures annulaires unitaires 16, lorsqu'elles sont empilées autour du corps latéral 10, elles forment des cavités annulaires logeant des éléments de protection radiologique. Plus précisément, en référence à nouveau à la figure 1, chaque cavité annulaire 30 est délimitée par deux structures 16 directement consécutives dans l'empilement. Dans le mode de réalisation préféré qui est décrit, la cavité 30 est fermée radialement vers l'extérieur par la paroi annulaire externe 24 de l'une des deux structures annulaires 16 directement consécutives, et fermée radialement vers l'intérieur par la paroi annulaire interne 26 de cette même structure annulaire 16. En outre, la cavité annulaire 30 est fermée axialement vers le haut par la paroi radiale 22 de cette même structure 16, et fermée axialement vers le bas par la paroi radiale 22 de la structure annulaire 16 directement consécutive dans l'empilement, qui vient obturer l'ouverture entre les deux branches du U de la première structure 16.
  • Une fois les structures annulaires empilées, les parois annulaires externes 24 sont adjacentes selon la direction 8, et elles forment ensemble une surface radiale extérieure de l'emballage qui est sensiblement continue, et facilement décontaminable.
  • Les cavités annulaires 30 se succèdent ainsi le long de l'axe 2, en étant chacune remplie en totalité ou quasi-totalité avec un matériau de protection radiologique. Comme évoqué précédemment, il peut s'agir d'un matériau de protection contre les rayonnements gamma, et/ou d'un matériau d'absorption neutronique visant à satisfaire les critères radiologiques réglementaires autour de l'emballage lorsque celui-ci est chargé de matières radioactives. De préférence, il s'agit d'un matériau d'absorption neutronique, comprenant d'une part des éléments absorbeurs de neutrons, et d'autre part des éléments hydrogénés. A titre informatif, il est rappelé que par « éléments absorbeurs de neutrons », il est entendu des éléments qui présentent une section efficace supérieure à 100 barns pour les neutrons thermiques. A titre d'exemples indicatifs, il s'agit d'éléments du type bore, gadolinium, hafnium, cadmium, indium, etc. Il est également rappelé que l'hydrogène (atome léger) permet de ralentir les neutrons pour qu'ils soient ensuite absorbés par les éléments absorbeurs de neutrons. Ainsi, le critère de température doit être respecté essentiellement pour éviter une perte conséquente d'hydrogène, qui pourrait nuire aux fonctions de blindage neutronique, et ce pendant toute la durée d'utilisation de l'emballage.
  • Pour le dimensionnement des différents constituants de l'emballage, il est tout d'abord fait en sorte que chaque structure 16 réponde à la formule suivante : 0,02 < n . E 1 / H < 0,3
    Figure imgb0004
  • En restant inférieur à 0,3, ce rapport permet de conserver une protection neutronique suffisante dans les cavités 30. De plus, en étant supérieur 0,02, ce rapport permet de manière surprenante de maintenir le matériau de protection neutronique à une température maximale raisonnable, limitant les risques de vieillissement accéléré. Ce rapport offre ainsi un compromis très satisfaisant en matière de conduction thermique, et de protection neutronique dans sa globalité.
  • Il est également noté que dans la formule n.E1/H, ainsi que dans la formule L/E1 < 10 décrite ci-après et incluant également l'épaisseur E1, celle-ci correspond à l'épaisseur moyenne lorsqu'elle n'est pas constante le long de la paroi radiale de conduction thermique 22.
  • Pour améliorer le critère protection neutronique, localement au niveau des parois radiales de conduction thermique 22, l'emballage est tel qu'il répond à la formule suivante :
    n/H > 2, « H » étant ici exprimée en mètres.
  • Avec ce dimensionnement, l'épaisseur E1 des parois radiales 22 est limitée, et les fuites neutroniques observées localement s'en trouvent réduites.
  • Toujours dans le but de réduire localement les fuites neutroniques, en particulier le débit de dose neutron à 2 mètres de la surface extérieure de l'enveloppe 14, chaque structure 16 répond de préférence à la formule suivante : L / E 1 < 10
    Figure imgb0005
     avec « L » correspondant à l'écartement radial entre les parois annulaires interne et externe 26, 24. Il est par ailleurs précisé que cette distance L correspond également de préférence sensiblement à la longueur radiale de la protection neutronique. Plus généralement, il est indiqué que la cavité annulaire est remplie en totalité ou en grande partie par la protection neutronique, de préférence sur au moins 90% de son volume total.
  • Cette condition géométrique permet de limiter l'épaisseur E1 de la paroi radiale 22, qui constitue un facteur déterminant pour le débit de dose neutron à 2 mètres. Un dimensionnement de la structure annulaire 16 avec un tel rapport supérieur ou égal à 10 entraînerait une longueur radiale élevée de l'enveloppe 14 pour satisfaire au critère de débit de dose neutron à 2 mètres, et donc une masse globale de l'emballage conséquente. Cela s'explique au moins en partie en ce qu'à partir d'une longueur radiale donnée de la protection neutronique, un effet de seuil se produit et l'augmentation de cette longueur n'a que peu d'incidence sur le débit de dose neutron à 2 mètres.
  • Dans chaque cavité 30, le matériau de protection radiologique se trouve par exemple sous forme d'un ou plusieurs éléments coulés, de préférence un unique anneau continu coulé sur 360° dans la cavité 30. Il peut alternativement se présenter sous forme d'un ou plusieurs éléments préfabriqués, agencés dans la cavité 30. Dans ce dernier cas schématisé sur la figure 1a, un anneau de protection neutronique 34 est formé de façon discontinue à l'aide de plusieurs éléments de protection 32 agencés bout-à-bout. Pour limiter les fuites radiologiques selon la direction radiale, ces derniers éléments 32 présentent préférentiellement des zones de chevauchement circonférentiel 36 au niveau de leurs extrémités circonférentielles assurant la jonction entre ces différents éléments.
  • La figure 6 représente un premier procédé de fabrication de l'emballage 1, pour les étapes qui concernent l'assemblage de l'enveloppe extérieure 14 de protection radiologique autour du corps latéral 10. Ce procédé consiste en la répétition de deux étapes successives. La première de ces deux étapes consiste à mettre en place l'une des structures annulaires unitaires 16 dans l'empilement autour du corps latéral 10, alors même que sa cavité annulaire 30 n'est pas encore remplie par le/les éléments de protection radiologique. Cette étape est schématisée par la flèche 36 sur la figure 6. Pour effectuer cette insertion, la structure 16 peut être préalablement chauffée, par exemple à une température de l'ordre de 200°C. Elle est amenée au contact du reste de l'empilement, de manière à fermer la cavité 30 de la structure 16 préalablement mise en place dans l'empilement, et qui est remplie par le matériau de protection radiologique.
  • Une fois la structure refroidie, par exemple à une température inférieure à 160°C, celle-ci adhère par frettage à la paroi radiale extérieure 18 du corps latéral, via l'extrémité intérieure de la paroi radiale 22 et via la paroi annulaire interne 26.
  • Le matériau de protection radiologique peut ensuite être mis en place dans la cavité annulaire 30 de la structure 16 refroidie, sans risque de dégradation thermique de ce matériau. A cet égard, il est noté que ces étapes sont réalisées avec l'emballage 1 en position verticale, mais avec son fond orienté vers le haut afin que chaque cavité 30 à remplir soit ouverte vers le haut. Le matériau est mis en place par coulée ou par agencement des éléments préfabriqués dans la cavité 30, puis la protection radiologique ainsi obtenue est inspectée avant de répéter ces deux mêmes première et seconde étapes.
  • La figure 7 représente un second procédé de fabrication de l'emballage 1, pour les étapes qui concernent l'assemblage de l'enveloppe extérieure 14 de protection radiologique autour du corps latéral 10. Ce procédé consiste en la répétition de deux étapes successives. La première de ces deux étapes consiste ici à mettre en place chaque élément de protection radiologique dans la cavité annulaire 30 définie en partie par l'une des structures annulaires unitaires 16, non-encore placée dans l'empilement. Cette étape peut avantageusement être effectuée sur un site différent de celui-sur lequel est réalisé l'empilement des structures annulaires unitaires 16. La qualité des éléments de protection radiologique peut être inspectée avant la mise en place de la structure 16 autour du corps 10, cette opération correspondant à la seconde étape. Cette insertion de la structure 16, équipée de sa protection radiologique, peut également être réalisée par chauffage, comme cela a été décrit précédemment.
  • Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, chaque structure annulaire unitaire 16 présente une demi-section transversale en forme générale de U, avec la base du U formée par la paroi radiale 22, et les deux branches du U respectivement formées par les parois annulaires externe 24 et interne 26. De plus, les deux extrémités libres des deux parois annulaires 24, 26 se situent dans un même plan transversal de l'emballage. Néanmoins, les extrémités libres des deux parois annulaires 24, 26 peuvent être décalées axialement les unes des autres, sans sortir du cadre de l'invention. Le fait de maintenir les extrémités libres des deux parois annulaires 24, 26 dans un même plan transversal permet de faciliter la coulée de la protection neutronique dans la cavité annulaire 30.
  • En référence à présent à la figure 8, il est montré des alternatives de réalisation dans lesquelles la demi-section transversale des structures 16 est différente.
  • Sur la figure 8, il s'agit d'un H dont la barre centrale 22 est sensiblement orthogonale à l'axe 2, pour former la paroi radiale de conduction thermique. Les deux branches latérales du H sont ainsi orientées selon la direction 8, et elles participent à la délimitation de deux cavités annulaires 30 directement consécutives, agencées de part et d'autre de la barre centrale 22 de ce H. En d'autres termes, chaque cavité 30 est délimitée radialement vers l'extérieur par une partie de la paroi externe 24 (la branche latérale extérieure du H) de l'une des structures 16, et par une partie de la paroi externe 24 de la structure 16 directement consécutive dans l'empilement.
  • Chaque cavité annulaire 30 est également délimitée radialement vers l'intérieur par une partie de la paroi interne 26 (la branche latérale intérieure du H) de l'une des structures 16, et par une partie de la paroi interne 26 de la structure 16 directement consécutive dans l'empilement.
  • Ici aussi, les deux branches latérales pourraient être décalées axialement l'une de l'autre, sans sortir du cadre de l'invention.
  • La figure 9 représente une autre alternative de réalisation évoquée précédemment, dans laquelle la structure unitaire 16 de demi-section transversale en forme de générale de U ne présente plus une base 22 sensiblement orthogonale à l'axe 2, mais cette base 22 est inclinée par rapport à ce même axe 2 d'un angle « A » différent de 90°. Cet angle peut être préférentiellement compris entre 20 et 70°.
  • La base 22 formant la paroi radiale de conduction thermique peut être un segment de droit incliné, reliant les extrémités des deux parois annulaires 24, 26. Alternativement, comme montré sur la figure 9, seulement une partie centrale de cette base 22 du peut être un segment de droite, voire même une portion incurvée, et les deux extrémités de raccordement 40 peuvent être arrondies.
  • Enfin, les figures 10 et 11 représentent une autre alternative de réalisation, sur laquelle la paroi radiale de conduction thermique 22 de chaque structure annulaire unitaire 16 présente une forme différente. Elle n'est plus droite et radiale comme dans les réalisations précédentes, mais elle comprend, en demi-section transversale, au moins une rupture axiale de niveau 22c entre une portion radialement externe de paroi 22a et une portion radialement interne de paroi 22b. Cette réalisation, tout comme la précédente, permet d'améliorer la protection radiologique, car il ne se produit aucune fuite radiale via les parois radiales de conduction thermique 22. La rupture axiale de niveau 22c prend la forme d'une contremarche orientée parallèlement à l'axe 2, et sensiblement centrée entre les deux portions 22a, 22b. Le décalage axial observé entre ces deux portions 22a, 22b se retrouve entre les portions annulaires 24, 26, de sorte que lors de l'empilement des structures 16, la paroi radiale 22 à deux niveaux obture convenablement l'ouverture définie entre les portions annulaires décalées 24, 26 de la structure 16 préalablement mise en place dans l'empilement.
  • Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs et selon la portée définie par les revendications annexées. En particulier, les différentes alternatives peuvent être combinées.

Claims (16)

  1. Emballage (1) pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives, l'emballage comprenant un corps latéral d'emballage (10) s'étendant autour d'un axe central longitudinal (2) et délimitant en partie un logement (12) pour les matières radioactives, l'emballage comprenant également, agencée autour du corps latéral d'emballage, une enveloppe extérieure de protection radiologique (14) réalisée à l'aide d'une pluralité de structures annulaires unitaires (16), empilées les unes sur les autres selon l'axe central longitudinal (2) et agencées autour du corps latéral d'emballage (10), chaque structure annulaire unitaire (16) comprenant:
    - une paroi annulaire externe (24) ;
    - une paroi annulaire interne (26) ;
    - une paroi radiale de conduction thermique (22) présentant une extrémité extérieure solidaire de la paroi annulaire externe (24), ainsi qu'une extrémité intérieure au contact du corps latéral d'emballage (10) et solidaire de la paroi annulaire interne (26) elle-même au contact du corps latéral d'emballage (10) ;
    où deux structures annulaires unitaires (16) directement consécutives dans l'empilement délimitent au moins en partie une cavité annulaire (30) logeant au moins un élément de protection radiologique (32), ladite cavité étant fermée radialement vers l'extérieur par la paroi annulaire externe (24) de l'une ou des deux structures annulaires unitaires directement consécutives, fermée radialement vers l'intérieur par la paroi annulaire interne (26) de l'une ou des deux structures annulaires unitaires directement consécutives, et fermée axialement de part et d'autre respectivement par la paroi radiale de conduction thermique (22) de l'une et de l'autre desdites deux structures annulaires unitaires directement consécutives (16).
  2. Emballage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque structure annulaire unitaire (16) est monobloc.
  3. Emballage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément de protection radiologique (32) est un élément de protection neutronique, et en ce que chaque structure annulaire unitaire (16) répond à la formule suivante : 0,02 < n . E 1 / H < 0,3
    Figure imgb0006
     avec :
    - « n » correspondant au nombre total de structures annulaires unitaires empilées (16) ;
    - « E1 » correspondant à l'épaisseur de la paroi radiale de conduction thermique (22) ; et
    - « H » correspondant à la hauteur de l'enveloppe extérieure (14).
  4. Emballage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il répond à la formule suivante : n / H > 2
    Figure imgb0007
     avec « H » exprimée en mètres.
  5. Emballage selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que chaque structure annulaire unitaire (16) répond à la formule suivante : L / E 1 < 10
    Figure imgb0008
     avec « L» correspondant à l'écartement radial entre les parois annulaires interne et externe (26, 24).
  6. Emballage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque structure annulaire unitaire (16) présente une demi-section transversale en forme générale de U, avec la base du U formée par la paroi radiale de conduction thermique (22), et les deux branches du U respectivement formées par les parois annulaires externe (24) et interne (26), et en ce que l'intérieur du U forme la cavité annulaire (30) logeant ledit au moins un élément de protection radiologique (32).
  7. Emballage selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour chaque structure annulaire unitaire (16), les deux extrémités libres des deux parois annulaires externe (24) et interne (26) se situent dans un même plan transversal de l'emballage.
  8. Emballage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi radiale de conduction thermique (22) de chaque structure annulaire unitaire (16) présente, en demi-section transversale, la forme d'un segment de droite, de préférence orienté orthogonalement à l'axe central longitudinal (2).
  9. Emballage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi radiale de conduction thermique (22) de chaque structure annulaire unitaire présente, en demi-section transversale, au moins une rupture axiale de niveau (22c) entre une portion radialement externe de paroi (22a), et une portion radialement interne de paroi (22b).
  10. Emballage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans chaque cavité annulaire (30), le/les éléments de protection radiologique (32) forme un anneau de protection (34) s'étendant sur 360°.
  11. Emballage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans chaque cavité annulaire (30), chaque élément de protection radiologique (32) est un élément coulé dans la cavité, ou un élément préfabriqué agencé dans cette cavité.
  12. Emballage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins plusieurs desdites structures annulaires unitaires (16) sont identiques.
  13. Emballage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque structure annulaire unitaire (16) présente une demi-section transversale de forme constante.
  14. Emballage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de structures annulaires unitaires (16) est compris entre 10 et 50, et en ce que la hauteur (H) de l'enveloppe extérieure de protection radiologique (14) formée par l'empilement de ces structures (16) est comprise entre 1 et 4 m.
  15. Procédé de fabrication d'un emballage (1) pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend la répétition des étapes successives suivantes :
    - mise en place de l'une des structures annulaires unitaires (16) dans l'empilement autour du corps latéral (10) ;
    - mise en place de chaque élément de protection radiologique (32) dans la cavité annulaire (30) définie en partie par la structure annulaire unitaire (22) mise en place à l'étape précédente.
  16. Procédé de fabrication d'un emballage (1) pour le transport et/ou l'entreposage de matières radioactives selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend la répétition des étapes successives suivantes :
    - mise en place de chaque élément de protection radiologique (32) dans la cavité annulaire (30) définie en partie par l'une des structures annulaires unitaires (16) ;
    - mise en place, dans l'empilement autour du corps latéral (10), de la structure annulaire unitaire (16) mentionnée à l'étape précédente, équipée de chaque élément de protection radiologique (32).
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