EP3928330B1 - Ensemble comprenant un emballage pour l'entreposage de matieres radioactives, et son systeme de support - Google Patents

Ensemble comprenant un emballage pour l'entreposage de matieres radioactives, et son systeme de support Download PDF

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EP3928330B1
EP3928330B1 EP20725883.1A EP20725883A EP3928330B1 EP 3928330 B1 EP3928330 B1 EP 3928330B1 EP 20725883 A EP20725883 A EP 20725883A EP 3928330 B1 EP3928330 B1 EP 3928330B1
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EP
European Patent Office
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package
elements
support system
assembly according
support
Prior art date
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EP3928330A1 (fr
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Olivier Bardon
Marc DONNADIEU
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Orano Nuclear Packages and Services SAS
Original Assignee
Orano Nuclear Packages and Services SAS
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Publication date
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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
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • 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
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • G21F5/008—Containers for fuel elements
    • 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 packaging for storing radioactive materials, for example radioactive waste placed in drums, or even nuclear fuel assemblies.
  • the invention relates more particularly to an assembly formed by such a packaging with its support system, the latter ensuring the interface between the bottom of the packaging in the vertical storage position, and the floor of the storage site.
  • packages are stored in an upright position in a storage site, also referred to as a storage hall or building. These packages are generally placed on the floor in the storage building, involving direct contact between the bottom of the package and the ground. Consequently, the part of the floor facing the bottom of the packaging can reach high temperatures, likely to exceed the average and maximum tolerated floor temperatures.
  • WO 2016/151094 teaches horizontal positioning of the packaging for transport and the use of a shroud to obtain cooling by natural convection.
  • the subject of the invention is an assembly comprising a storage package for radioactive materials as well as a package support system intended, in a packaging storage configuration, to be arranged between a bottom of the packaging and a floor of a storage building.
  • the support system comprises a radiative shield for thermal protection of the ground having a first lower face as well as a second upper face opposite the first, the radiative shield comprising a central part provided with at least one passage of air providing communication between a zone of floor cooling air circulation defined under the first face of the radiation screen, and a packaging bottom cooling air circulation zone defined between the second face of the radiation screen and the packaging bottom .
  • the support system further comprises a plurality of spaced apart package bottom support members, each support member protruding from the second face of the radiation shield and extending through the cooling air circulation zone of the bottom of the packaging until it comes into contact with the latter.
  • the support system also comprises a plurality of support elements projecting into the floor cooling air circulation zone, from the first face of the radiation screen.
  • the invention thus makes it possible to reduce the average and maximum temperatures of the part of the ground located opposite the assembly, thanks first of all to the support system whose radiative screen limits the radiation of the packaging towards the ground.
  • the support system makes it possible to cool the floor by means of air suction within the floor cooling air circulation zone defined under the first face of the radiative screen. , this suction taking place radially from the outside towards the inside until this air passes through the central air passage(s), then until it is discharged by the bottom cooling air circulation zone packaging.
  • the invention provides in a simple way to combine the effects of heat shielding and cooling by natural convection, to limit the rise in temperature of the ground and the bottom of the packaging.
  • the invention may provide for the implementation of one of the following optional characteristics, taken individually or in combination.
  • the central part of the radiation screen, in which each air passage is circumscribed, has a first diameter D1 smaller than the largest transverse dimension D2 of the packaging, so as to satisfy the following relationship: D1 ⁇ 0, 5 . D2
  • This dimensioning further improves the cooling efficiency of the bottom of the packaging and of the floor, by combining the two effects of heat shielding and cooling by natural convection.
  • Said at least one air passage has a cumulative surface S1 for air circulation
  • the packaging in storage configuration has a longitudinal central axis orthogonal to the ground and to the radiation screen and centered with respect to the latter
  • the package has a surface S2 projected onto the ground, along the central longitudinal axis
  • the surfaces S1 and S2 correspond to the following relationship: S1 ⁇ 0.25.
  • this dimensioning contributes to improving the cooling efficiency of the bottom of the packaging and of the floor, by combining the two effects of heat shielding and cooling by natural convection.
  • the support elements of the bottom of the packaging and the support elements form, two by two, feet passing through the radiation shield for thermal protection.
  • Each foot is then preferably made in one piece, except possibly to integrate a thermal insulation layer at its end in contact with the bottom of the packaging.
  • the support elements of the bottom of the packaging and the support elements could be produced by elements independent of each other, aligned or not aligned two by two according to the direction of the central longitudinal axis of the packaging. in storage configuration.
  • the support system comprises an envelope carried at the periphery of the radiation screen, the envelope defining an air suction channel around the packaging.
  • This envelope promotes cooling by natural convection, and provides a chimney effect for the air coming from the cooling air circulation zone of the bottom of the packaging.
  • the support elements and/or the support elements are oriented radially or substantially radially with respect to the longitudinal central axis of the packaging on which the support system is also centered.
  • This feature provides better circulation of fresh air towards the air passage(s), as well as better evacuation of heated air after the latter has passed through this/these passage(s).
  • the particular orientation of the support and support elements limits the physical barriers generated by the presence of these elements, vis-à-vis the flow of air within the support system.
  • the support elements and/or the support elements are arranged radially outwards with respect to the central part of the radiation screen.
  • the radiative screen is equipped with a plurality of mechanical reinforcement elements interconnecting at least a part of the bottom support elements and/or the support elements.
  • the mechanical reinforcement elements have radially inner ends connected together at the level of a central connecting member around which are delimited radially inwardly several air passages, each of them also being delimited circumferentially by two reinforcement elements directly consecutive mechanics.
  • Each mechanical reinforcement element is secured, at its radially outer end, to one of the support elements and/or to one of the bottom support elements.
  • the assembly comprises hooking means allowing reversible hooking of the support system on the packaging, the hooking means preferably comprising fixing elements intended to cooperate with handling pins provided on the packaging.
  • Each support element has one end in contact with the bottom of the packaging taking the form of a layer of thermal insulation.
  • the subject of the invention is a method for storing a packaging belonging to an assembly as described above, the method comprising the positioning of the packaging on the support system arranged on the ground, so as to reveal the cooling air circulation zone of the bottom of the packaging.
  • an assembly 100 comprising a packaging 1 for the storage of radioactive materials, and its support system 3 on the floor 5 of a storage building 7 .
  • the packaging 1 is shown in a vertical storage position, in which its longitudinal central axis 2 is oriented vertically, namely orthogonally to the ground 5. Conventionally, it comprises a packaging bottom 4 opposite a removable cover 6 according to the direction of the height 8, parallel to the longitudinal central axis 2. extending around this axis 2. The bottom 4 and the cover 6 axially delimit a housing cavity 12 within which the radioactive materials (not shown) are received.
  • the assembly 100 also includes the support system 3 which, in the packaging storage configuration as shown in the figure 1 , is located between the bottom 4 of the packaging and the ground 5.
  • This support system 3 can reside in a movable system placed on the ground 5, or, alternatively, in a system secured to the ground. The latter case proves to be particularly advantageous for responding to seismic constraints.
  • the support system 3 comprises a radiative screen 20 serving for the thermal protection of the ground 7.
  • This screen 20 has the shape of a plate, of identical or homothetic geometry to that of the bottom of the packaging 4. Here, it is of an overall disc shape centered on the longitudinal central axis 2 of the packaging, this axis 2 also corresponding to the longitudinal central axis of the system 3 and of the assembly 100.
  • the screen 20 has a central part 22 centered on the axis 2, and of diameter D1 smaller than an outer diameter D2 of the side body of the packaging.
  • the ratio between the two diameters D1 and D2 is preferably less than 0.5.
  • the outer diameter D3 of the screen 20 is for its part greater than or equal to the external diameter D2 of the lateral packaging body, the ratio between D3 and D2 preferably being between 1 and 1.3.
  • the central part 22 mentioned above corresponds to the part of the screen 20 through which is made one or more air passages 24.
  • a single air passage 24 of circular shape and centered on axis 2.
  • This passage 24 has a diameter D4 generating a surface S1.
  • the projected surface S2 of the packaging on the ground 5, along the axis 2 is such that the ratio between the surfaces S1 and S2 is preferably less than 0.25.
  • This projected surface S2 can also be considered as the projected surface of the packaging on the radiation screen 20, still along the axis 2, but without taking into account the opening formed by the air passage 24.
  • the screen 20 has a first lower face 28, as well as a second upper face 30 opposite the first face.
  • the air passage 24 connects these two faces 28, 30.
  • the first lower face 28 is located parallel to and at a distance from the ground 5, so as to delimit axially between them a zone 32 for air circulation for cooling the ground.
  • the second upper face 30 is located parallel and at a distance from the bottom of the packaging 4, so as to delimit axially between them a zone 34 for the circulation of air for cooling the bottom of the packaging.
  • the air passage 24 thus provides communication between the two zones 32, 34, each open radially outwards.
  • the support system 3 also comprises, in the zone 34, a plurality of support elements 36 of the bottom of the packaging, spaced from one another.
  • These support elements 36 are for example provided four in number, even if a different number can be adopted, without departing from the scope of the invention.
  • each support element 36 projects vertically from the second face 30 of the screen 20, extending upwards through the area 34 until it contacts the bottom of the packaging 4.
  • each support element 36 is oriented radially or substantially radially in relation to the axis 2, so as to better channel the flow of air within the zone 34 of circulation of air for cooling the bottom of the packaging.
  • these support elements 36 are arranged radially towards the outside with respect to the central part 22 of the screen 20.
  • each support element 36 can incorporate a thermal insulation layer so as to limit the direct heat transfer from bottom 4 to floor 7.
  • the support system 3 comprises in the area 32 a plurality of support elements 38 on the ground 5, spaced from each other.
  • These support elements 38 are for example provided four in number, even if a different number can be adopted, without departing from the scope of the invention.
  • each support element 38 projects vertically from the first face 28 of the screen 20, extending downwards through the zone 32 until it contacts the ground 5.
  • the contact can be direct, or a layer of thermal insulation can be interposed between the support elements and the ground.
  • the support elements 38 can be connected to a plate at their lower end, which plate would then be in contact with the ground to further standardize the temperature. Indeed, this plate makes it possible to limit the risks of hot spots on the ground, opposite the support elements 38.
  • each support element 38 is oriented radially or substantially radially in relation to the axis 2, so as to better channel the flow of air within the zone 32 of air circulation for cooling the ground.
  • these support elements 38 are arranged radially outwards with respect to the central part 22 of the screen 20.
  • the support elements 36 and the support elements 38 are grouped together two by two so as to form feet 40 passing through the radiation screen 20, and extending vertically between the bottom of the packaging 4 and ground 5.
  • the outside fresh air is sucked into the zone 32 in which it circulates radially inwards, in the direction of the passage 24 and being channeled between the feet 40.
  • the air cools the floor 5 which thus sees its temperature decrease, this decrease being accentuated by the effect of limiting the heat radiation procured by the radiative screen 20 arranged between the bottom of the packaging 4 and the floor 5.
  • the air enters the zone 34 in which it circulates radially outwards, also being channeled by the feet 40.
  • This air circulation occurs by natural convection.
  • this circulation of air in the zone 34 contributes to the cooling of the bottom of the packaging 4 taken on by this same moving air.
  • the support system 3 may also comprise, at the periphery of the screen 20, an envelope 46 surrounding the side body 10 of the packaging.
  • This envelope 46 is visible on the figure 4 , and here adopts a cylindrical shape. It defines with the side body 10 an annular air suction channel 48 around the package.
  • This envelope 46 centered on the axis 2 and of a shape homothetic to that of the side body 10, can extend over a length greater than the height of the support elements 36 of the bottom of the packaging, that is to say say be longer than the height of the zone 34.
  • this length of the envelope 46 is less than a quarter of the total length of this package in the storage configuration.
  • the envelope 46 may not be cylindrical in shape, but take on a conical shape widening towards the top of the packaging, still being centered on the axis 2. This solution is particularly preferred in the case where the ratio between the aforementioned diameters D3 and D2 tends towards 1.
  • the support system may also comprise, at the outer periphery of the casing 46, an annular ring for radiological protection, the height of which is at least greater than that of the support elements 36 of the bottom of the packaging.
  • this crown which can extend over all or part of the height of the casing 46, also makes it possible to thermally insulate the casing 46 vis-à-vis the outside, to improve the draft due to the increase in internal/external temperature difference.
  • the radiation screen 20 is traversed by a single circular air passage.
  • several passages 24 can be provided within the central part 22 of the screen 20, such as for example several circular passages 24 regularly distributed around the axis 2 as shown on the figure 5 .
  • the air passages 24 may correspond to angular sectors of rings, separated from each other by material ligaments 50.
  • a support structure 3 according to another preferred embodiment of the invention.
  • six feet 40 are provided, all arranged radially and regularly distributed around the axis 2. These feet can rest directly on the ground, or else be covered with a layer of thermal insulation 52 intended to form the interface with the ground.
  • the radiation screen 20 is made by alternating, in the circumferential direction, angular screen sectors 54 and mechanical reinforcement elements 56. More specifically, the angular sectors 54 are ring sections, while that the mechanical reinforcement elements 56 are beams oriented radially and arranged at the interface between two directly consecutive ring sections 54, so as to secure them.
  • the beams 56 also perform the connecting function between the feet 40, since each of the latter is secured to the radially outer end of one of the beams.
  • each beam 56 is secured to a central connecting member 58 forming an integral part of the screen 20, this member 58 being cylindrical and centered on the axis 2.
  • passages of air 24 are distributed in a manner similar to that shown on the screen of the figure 6 , each being delimited radially inwardly by the central member 58, radially outwardly by a ring section 54, and circumferentially by the radially inner ends of two directly consecutive beams 56.
  • FIG 10 schematically represents a step in a process for storing the packaging 1 in the building 7, aimed at putting this packaging in place on the support system 3 already placed on the floor 5.
  • the package 1 is released from its shock-absorbing covers which usually equip its axial ends during its transport.
  • the packaging 1 is preferably fixed temporarily to the support system 3, so that these two entities can be moved simultaneously during the handling operations carried out during the storage period in building 7.
  • the packaging 1 and the system 3 can be equipped with reversible attachment means comprising fixing elements 64 intended to enclose pins 62 of the packaging.
  • fixing elements 64 intended to enclose pins 62 of the packaging.

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  • Packages (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention se rapporte au domaine des emballages d'entreposage de matières radioactives, par exemple des déchets radioactifs placés dans des fûts, ou encore des assemblages de combustible nucléaire.
  • L'invention se rapporte plus particulièrement à un ensemble formé par un tel emballage avec son système de support, ce dernier assurant l'interface entre le fond d'emballage en position verticale d'entreposage, et le sol du site d'entreposage.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
  • Habituellement, les emballages sont entreposés en position verticale dans un site d'entreposage, également dénommé hall ou bâtiment d'entreposage. Ces emballages sont généralement posés à même le sol dans le bâtiment d'entreposage, impliquant un contact direct entre le fond de l'emballage et le sol. Par conséquent, la partie du sol se situant en vis-à-vis du fond d'emballage peut atteindre des températures élevées, susceptibles de dépasser les températures de sol moyenne et maximale tolérées.
  • WO 2016/151094 enseigne un positionnement horizontal de l'emballage pour le transport et l'usage d'un carénage pour obtenir un refroidissement par convection naturelle.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • Pour abaisser les températures moyenne et maximale du sol en vis-à-vis d'un emballage, l'invention a pour objet un ensemble comprenant un emballage d'entreposage de matières radioactives ainsi qu'un système de support de l'emballage destiné, dans une configuration d'entreposage de l'emballage, à être agencé entre un fond de l'emballage et un sol d'un bâtiment d'entreposage.
  • Selon l'invention, le système de support comprend un écran radiatif de protection thermique du sol présentant une première face inférieure ainsi qu'une seconde face supérieure opposée à la première, l'écran radiatif comportant une partie centrale pourvue d'au moins un passage d'air assurant la communication entre une zone de circulation d'air de refroidissement du sol définie sous la première face de l'écran radiatif, et une zone de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage définie entre la seconde face de l'écran radiatif et le fond d'emballage.
  • De plus, le système de support comprend en outre une pluralité d'éléments de support du fond d'emballage espacés les uns des autres, chaque élément de support faisant saillie de la seconde face de l'écran radiatif et s'étendant à travers la zone de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage jusqu'à contacter ce dernier.
  • Enfin, le système de support comprend également une pluralité d'éléments d'appui faisant saillie dans la zone de circulation d'air de refroidissement du sol, à partir de la première face de l'écran radiatif.
  • L'invention permet ainsi de réduire les températures moyenne et maximale de la partie du sol se situant en vis-à-vis de l'ensemble, grâce tout d'abord au système de support dont l'écran radiatif limite le rayonnement de l'emballage en direction du sol. En plus de former un écran à ce rayonnement, le système de support permet de refroidir le sol grâce à une aspiration d'air au sein de la zone de circulation d'air de refroidissement du sol définie sous la première face de l'écran radiatif, cette aspiration s'opérant radialement de l'extérieur vers l'intérieur jusqu'à ce que cet air traverse le/les passages d'air centraux, puis qu'il soit refoulé par la zone de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage.
  • En d'autres termes, l'invention prévoit de manière simple de combiner les effets d'écran thermique et de refroidissement par convection naturelle, pour limiter l'élévation en température du sol et du fond d'emballage.
  • L'invention peut prévoir la mise en oeuvre de l'une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
  • La partie centrale de l'écran radiatif, dans laquelle chaque passage d'air est circonscrit, présente un premier diamètre D1 inférieur à la plus grande dimension transversale D2 de l'emballage, de sorte à répondre à la relation suivante : D1 < 0,5 . D2
  • Ce dimensionnement améliore encore l'efficacité de refroidissement du fond d'emballage et du sol, par combinaison des deux effets d'écran thermique et de refroidissement par convection naturelle.
  • Ledit au moins un passage d'air présente une surface cumulée S1 de circulation d'air, l'emballage en configuration d'entreposage présente un axe central longitudinal orthogonal au sol et à l'écran radiatif et centré par rapport à celui-ci, l'emballage présente une surface projetée S2 sur le sol, selon l'axe central longitudinal, et les surfaces S1 et S2 répondent à la relation suivante : S1 < 0,25 . S2
  • Ici encore, ce dimensionnement contribue à améliorer l'efficacité de refroidissement du fond d'emballage et du sol, par combinaison des deux effets d'écran thermique et de refroidissement par convection naturelle.
  • Les éléments de support du fond d'emballage et les éléments d'appui forment deux à deux des pieds traversant l'écran radiatif de protection thermique.
  • Il en résulte avantageusement une simplicité de conception. Chaque pied est alors réalisé de préférence d'un seul tenant, sauf éventuellement à intégrer une couche d'isolation thermique à son extrémité de contact avec le fond d'emballage. Alternativement, les éléments de support du fond d'emballage et les éléments d'appui pourraient être réalisés par des éléments indépendants les uns des autres, alignés ou non-alignés deux à deux selon la direction de l'axe central longitudinal de l'emballage en configuration d'entreposage.
  • Dans cette configuration d'entreposage, le système de support comporte une enveloppe portée à la périphérie de l'écran radiatif, l'enveloppe définissant un canal d'aspiration d'air autour de l'emballage.
  • Cette enveloppe favorise le refroidissement par convection naturelle, et procure un effet de cheminée pour l'air provenant de la zone de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage.
  • Les éléments d'appui et/ou les éléments de support sont orientés radialement ou sensiblement radialement en rapport à l'axe central longitudinal de l'emballage sur lequel est également centré le système de support.
  • Cette particularité procure une meilleure circulation d'air frais vers le/les passages d'air, ainsi qu'une meilleure évacuation d'air échauffé après que celui-ci ait traversé ce/ces passages. En d'autres termes, l'orientation particulière des éléments d'appui et de support limite les barrières physiques engendrées par la présence de ces éléments, vis-à-vis de l'écoulement de l'air au sein du système de support.
  • Les éléments d'appui et/ou les éléments de support sont agencés radialement vers l'extérieur par rapport à la partie centrale de l'écran radiatif.
  • Cela permet d'éviter une conduction thermique directe entre la partie centrale du fond d'emballage, la plus chaude, et le sol, et limite l'encombrement de la partie centrale de l'écran radiatif qui comprend le/les passages d'air.
  • L'écran radiatif est équipé d'une pluralité d'éléments de renfort mécanique reliant entre eux au moins une partie des éléments de support du fond et/ou des éléments d'appui. Les éléments de renfort mécanique présentent des extrémités radialement intérieures raccordées entre elles au niveau d'un organe central de raccordement autour duquel sont délimités radialement vers l'intérieur plusieurs passages d'air, chacun d'eux étant également délimité circonférentiellement par deux éléments de renfort mécanique directement consécutifs.
  • Chaque élément de renfort mécanique est solidarisé, à son extrémité radialement extérieure, à l'un des éléments d'appui et/ou à l'un des éléments de support du fond. L'ensemble comprend des moyens d'accrochage permettant un accrochage réversible du système de support sur l'emballage, les moyens d'accrochage comprenant préférentiellement des éléments de fixation destinés à coopérer avec des tourillons de manutention prévus sur l'emballage.
  • Cela permet de solidariser l'emballage au système de support, de façon à pouvoir déplacer l'ensemble dans le bâtiment d'entreposage lors de la manutention de l'emballage à la verticale, et éviter ainsi d'avoir à déplacer séparément l'emballage et le système de support. Une fois l'emballage posé sur le système de support, ce dernier est alors préférentiellement accroché aux tourillons de l'emballage.
  • Chaque élément de support présente une extrémité de contact avec le fond d'emballage prenant la forme d'une couche d'isolation thermique.
  • Cela permet de réduire la conduction de chaleur à travers les éléments de support au contact du fond d'emballage, et limite les éventuelles dégradations causées sur ce fond d'emballage par ces mêmes éléments de support.
  • Enfin, l'invention a pour objet un procédé d'entreposage d'un emballage appartenant à un ensemble tel que décrit ci-dessus, le procédé comprenant la mise en place de l'emballage sur le système de support agencé sur le sol, de manière à faire apparaître la zone de circulation d'air de refroidissement du fond 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 ;
    • [Fig. 1] représente une vue en coupe axiale longitudinale d'un ensemble selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ;
    • [Fig. 2] représente une vue en coupe prise le long de la ligne II-II de la figure 1 ;
    • [Fig. 3] représente une vue en coupe prise le long de la ligne III-III de la figure 1 ;
    • [Fig. 4] représente une vue similaire à celle de la figure 1, avec l'ensemble se présentant sous la forme d'un autre mode de réalisation préféré ;
    • [Fig. 5] représente une vue de dessus d'un écran radiatif similaire à celui équipant l'ensemble montré sur les figures précédentes, mais selon une autre réalisation ;
    • [Fig. 6] représente une vue de dessus d'un écran radiatif, selon encore une autre réalisation ;
    • [Fig. 7] représente une vue en perspective d'un système de support destiné à équiper l'ensemble montré sur la figure 4, mais se présentant sous la forme d'un autre mode de réalisation préféré de l'invention ;
    • [Fig. 8] représente une vue en perspective d'une partie du système de support montré sur la figure 7 ;
    • [Fig. 9] représente une vue de dessous du système de support montré sur les figures 7 et 8 ; et
    • [Fig. 10] représente une vue schématique d'un raccordement mécanique réversible entre l'emballage et son système de support.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
  • En référence tout d'abord aux figures 1 à 3, il est représenté un ensemble 100 selon un mode de réalisation préféré de l'invention, cet ensemble comprenant un emballage 1 pour l'entreposage de matières radioactives, et son système de support 3 sur le sol 5 d'un bâtiment d'entreposage 7.
  • L'emballage 1 est représenté en position verticale d'entreposage, dans laquelle son axe central longitudinal 2 est orienté verticalement, à savoir orthogonalement au sol 5. De manière classique, il comporte un fond d'emballage 4 opposé à un couvercle amovible 6 selon la direction de la hauteur 8, parallèle à l'axe central longitudinal 2. En plus du fond 4 et du couvercle 6 espacés l'un de l'autre selon l'axe 2, l'emballage 1 comporte un corps latéral 10 s'étendant autour de cet axe 2. Le fond 4 et le couvercle 6 délimitent axialement une cavité de logement 12 au sein de laquelle sont reçues les matières radioactives (non représentées).
  • L'ensemble 100 comprend également le système de support 3 qui, en configuration d'entreposage de l'emballage tel que montré sur la figure 1, se situe entre le fond 4 de l'emballage et le sol 5. Ce système de support 3 peut résider en un système déplaçable posé sur le sol 5, ou, alternativement, en un système solidarisé au sol. Ce dernier cas s'avère particulièrement avantageux pour répondre à des contraintes sismiques.
  • Le système de support 3 comporte un écran radiatif 20 servant à la protection thermique du sol 7. Cet écran 20 présente la forme d'une plaque, de géométrie identique ou homothétique à celle du fond d'emballage 4. Ici, il s'agit d'une forme globale de disque centré sur l'axe central longitudinal 2 de l'emballage, cet axe 2 correspondant également à l'axe central longitudinal du système 3 et de l'ensemble 100.
  • L'écran 20 présente une partie centrale 22 centrée sur l'axe 2, et de diamètre D1 inférieur à un diamètre extérieur D2 du corps latéral d'emballage. Le rapport entre les deux diamètres D1 et D2 est préférentiellement inférieur à 0,5. Le diamètre extérieur D3 de l'écran 20 est quant à lui supérieur ou égal au diamètre extérieur D2 du corps latéral d'emballage, le rapport entre D3 et D2 étant préférentiellement compris entre 1 et 1,3.
  • La partie centrale 22 précédemment évoquée correspond à la partie de l'écran 20 travers laquelle est pratiqué un ou plusieurs passages d'air 24. Dans ce mode de réalisation préféré, il est prévu un unique passage d'air 24, de forme circulaire et centré sur l'axe 2. Ce passage 24 présente un diamètre D4 engendrant une surface S1. Par ailleurs, la surface projetée S2 de l'emballage sur le sol 5, selon l'axe 2, est tel que le rapport entre les surfaces S1 et S2 est préférentiellement inférieur à 0,25. Cette surface projetée S2 peut également être considérée comme la surface projetée de l'emballage sur l'écran radiatif 20, toujours selon l'axe 2, mais sans tenir compte de l'ouverture formée par le passage d'air 24.
  • L'écran 20 présente une première face inférieure 28, ainsi qu'une seconde face supérieure 30 opposée à la première face. Le passage d'air 24 relie ces deux faces 28, 30. La première face inférieure 28 se situe parallèlement et à distance du sol 5, de manière à délimiter axialement entre eux une zone 32 de circulation d'air de refroidissement du sol. De manière analogue, la seconde face supérieure 30 se situe parallèlement est à distance du fond d'emballage 4, de manière à délimiter axialement entre eux une zone 34 de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage. Le passage d'air 24 assure ainsi la communication entre les deux zones 32, 34, chacune ouverte radialement vers l'extérieur.
  • Le système de support 3 comporte également, dans la zone 34, une pluralité d'éléments de support 36 du fond d'emballage, espacés les uns des autres. Ces éléments de support 36 sont par exemple prévus au nombre de quatre, même si un nombre différent peut être adopté, sans sortir du cadre de l'invention. En outre, chaque élément de support 36 fait saillie verticalement de la seconde face 30 de l'écran 20, en s'étendant vers le haut à travers la zone 34 jusqu'à contacter le fond d'emballage 4. Comme cela est le mieux visible sur la figure 3, chaque élément de support 36 est orienté radialement ou sensiblement radialement en rapport avec l'axe 2, de manière à mieux canaliser l'écoulement d'air au sein de la zone 34 de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage. En outre, ces éléments de support 36 sont agencés radialement vers l'extérieur par rapport à la partie centrale 22 de l'écran 20. A son extrémité supérieure de contact en appui sur le fond d'emballage 4, chaque élément de support 36 peut intégrer une couche d'isolation thermique de manière à limiter le transfert direct de chaleur du fond 4 vers le sol 7.
  • De manière analogue, le système de support 3 comporte dans la zone 32 une pluralité d'éléments d'appui 38 sur le sol 5, espacés les uns des autres. Ces éléments d'appui 38 sont par exemple prévus au nombre de quatre, même si un nombre différent peut être adopté, sans sortir du cadre de l'invention. En outre, chaque élément d'appui 38 fait saillie verticalement de la première face 28 de l'écran 20, en s'étendant vers le bas à travers la zone 32 jusqu'à contacter le sol 5. Le contact peut être direct, ou une couche d'isolation thermique peut être interposée entre les éléments d'appui et le sol. Alternativement, les éléments d'appui 38 peuvent être reliés à une plaque au niveau de leur extrémité basse, plaque qui serait alors au contact avec le sol pour davantage uniformiser la température. En effet, cette plaque permet de limiter les risques de points chauds au sol, en vis-à-vis des éléments d'appui 38.
  • Comme cela est le mieux visible sur la figure 2, chaque élément d'appui 38 est orienté radialement ou sensiblement radialement en rapport avec l'axe 2, de manière à mieux canaliser l'écoulement d'air au sein de la zone 32 de circulation d'air de refroidissement du sol. En outre, ces éléments d'appui 38 sont agencés radialement vers l'extérieur par rapport à la partie centrale 22 de l'écran 20.
  • Dans ce mode de réalisation préféré, les éléments de support 36 et les éléments d'appui 38 sont regroupés deux à deux de manière à former des pieds 40 traversant l'écran radiatif 20, et s'étendant verticalement entre le fond d'emballage 4 et le sol 5.
  • Avec ce mode de réalisation préféré, l'air frais extérieur est aspiré dans la zone 32 dans laquelle il circule radialement vers l'intérieur, en direction du passage 24 et en étant canalisé entre les pieds 40. Lors de cette circulation, l'air refroidit le sol 5 qui voit ainsi sa température diminuer, cette diminution étant accentuée par l'effet de limitation du rayonnement de chaleur procuré par l'écran radiatif 20 agencé entre le fond d'emballage 4 et le sol 5. Après avoir traversé le passage 24, l'air pénètre dans la zone 34 dans laquelle il circule radialement vers l'extérieur, en étant également canalisé par les pieds 40. Cette circulation d'air se produit par convection naturelle. De plus, cette circulation d'air dans la zone 34 participe au refroidissement du fond d'emballage 4 épousé par ce même air en mouvement.
  • Pour accentuer encore davantage l'effet d'aspiration par convection naturelle, le système de support 3 peut également comporter, à la périphérie de l'écran 20, une enveloppe 46 entourant le corps latéral 10 de l'emballage. Cette enveloppe 46 est visible sur la figure 4, et adopte ici une forme cylindrique. Elle définit avec le corps latéral 10 un canal annulaire d'aspiration d'air 48 autour de l'emballage. Cette enveloppe 46, centrée sur l'axe 2 et de forme homothétique de celle du corps latéral 10, peut s'étendre sur une longueur supérieure à la hauteur des éléments de support 36 du fond de l'emballage, c'est-à-dire être de longueur supérieure à la hauteur de la zone 34. De préférence, cette longueur de l'enveloppe 46 est inférieure au quart de la longueur totale de cet emballage en configuration d'entreposage. Alternativement, l'enveloppe 46 peut ne pas être de forme cylindrique, mais prendre une forme conique s'évasant vers le haut de l'emballage, toujours en étant centrée sur l'axe 2. Cette solution est en particulier préférée dans le cas où le rapport entre les diamètres D3 et D2 précités tend vers 1.
  • Le système de support peut également comprendre, à la périphérie extérieure de l'enveloppe 46, une couronne annulaire de protection radiologique dont la hauteur est au moins supérieure à celle des éléments de support 36 du fond de l'emballage. Outre son rôle de protection radiologique, cette couronne qui peut s'étendre sur toute ou partie de la hauteur de l'enveloppe 46, permet également d'isoler thermiquement l'enveloppe 46 vis-à-vis de l'extérieur, pour améliorer le tirage du fait de l'accroissement de différence de température interne/externe.
  • Dans les modes précédemment décrits, l'écran radiatif 20 est traversé par un unique passage d'air circulaire. Cependant, plusieurs passages 24 peuvent être prévus au sein de la partie centrale 22 de l'écran 20, comme par exemple plusieurs passages circulaires 24 régulièrement répartis autour de l'axe 2 tel que cela est montré sur la figure 5. Selon une autre réalisation possible montrée sur la figure 6, les passages d'air 24 peuvent correspondre à des secteurs angulaires d'anneaux, séparés les uns des autres par des ligaments de matière 50.
  • En référence à présent aux figures 7 à 9, il est représenté une structure de support 3 selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention. Dans ce mode de réalisation, il est prévu des pieds 40 au nombre de six, tous agencés radialement et régulièrement répartis autour de l'axe 2. Ces pieds peuvent être en appui directement sur le sol, ou bien être revêtus d'une couche d'isolation thermique 52 destinée à réaliser l'interface avec le sol.
  • Par ailleurs, l'écran radiatif 20 est réalisé par une alternance, selon la direction circonférentielle, de secteurs angulaires d'écran 54 et d'éléments de renfort mécanique 56. Plus précisément, les secteurs angulaires 54 sont des tronçons d'anneau, tandis que les éléments de renfort mécanique 56 sont des poutres orientées radialement et agencées à l'interface entre deux tronçons d'anneau 54 directement consécutifs, de manière à les solidariser.
  • Les poutres 56 remplissent également la fonction de liaison entre les pieds 40, puisque chacun de ces derniers est solidarisé sur l'extrémité radialement extérieure de l'une des poutres.
  • En revanche, au niveau de son extrémité radialement intérieure, chaque poutre 56 est solidarisée à un organe central de raccordement 58 faisant partie intégrante de l'écran 20, cet organe 58 étant cylindrique et centré sur l'axe 2. Ainsi, des passages d'air 24 sont répartis d'une manière similaire à celle montrée sur l'écran de la figure 6, en étant chacun délimité radialement vers l'intérieur par l'organe central 58, radialement vers l'extérieur par un tronçon d'anneau 54, et circonférentiellement par les extrémités radialement intérieures de deux poutres 56 directement consécutives.
  • La figure 10 représente schématiquement une étape d'un procédé d'entreposage de l'emballage 1 dans le bâtiment 7, visant à mettre cet emballage en place sur le système de support 3 déjà placé sur le sol 5. A cet égard, il est noté que pour son entreposage, l'emballage 1 est libéré de ses capots amortisseurs qui équipent habituellement ses extrémités axiales durant son transport.
  • Le simple fait de venir poser l'emballage 1 sur le système 3 laisse apparaître la zone 34 de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage. Une fois posé, l'emballage 1 est préférentiellement fixé de manière temporaire au système de support 3, pour que ces deux entités puissent être déplacées simultanément au cours des opérations de manutention réalisées durant la période de stockage dans le bâtiment 7.
  • Pour réaliser cette liaison entre l'emballage 1 et le système 3, ce dernier peut être équipé de moyens d'accrochage réversibles comprenant des éléments de fixation 64 destinés à enserrer des tourillons 62 de l'emballage. Ces tourillons correspondent aux tourillons de manutention habituellement prévus à proximité du fond d'emballage.
  • 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 différents modes de réalisation préférés peuvent être combinés entre eux.

Claims (13)

  1. Ensemble (100) comprenant un emballage (1) d'entreposage de matières radioactives ainsi qu'un système de support (3) de l'emballage destiné, dans une configuration d'entreposage de l'emballage, à être agencé entre un fond (4) de l'emballage et un sol (5) d'un bâtiment d'entreposage (7),
    caractérisé en ce que le système de support (3) comprend un écran radiatif (20) de protection thermique du sol présentant une première face inférieure (28) ainsi qu'une seconde face supérieure (30) opposée à la première, l'écran radiatif (20) comportant une partie centrale (22) pourvue d'au moins un passage d'air (24) assurant la communication entre une zone (32) de circulation d'air de refroidissement du sol définie sous la première face (28) de l'écran radiatif, et une zone (34) de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage définie entre la seconde face (30) de l'écran radiatif (20) et le fond d'emballage (4),
    le système de support (3) comprenant en outre une pluralité d'éléments de support (36) du fond d'emballage espacés les uns des autres, chaque élément de support (3) faisant saillie de la seconde face (30) de l'écran radiatif (20) et s'étendant à travers la zone (34) de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage (4) jusqu'à contacter ce dernier,
    le système de support (3) comprenant également une pluralité d'éléments d'appui (38) faisant saillie dans la zone (32) de circulation d'air de refroidissement du sol, à partir de la première face (28) de l'écran radiatif (20).
  2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie centrale (22) de l'écran radiatif, dans laquelle chaque passage d'air (24) est circonscrit, présente un premier diamètre D1 inférieur à la plus grande dimension transversale D2 de l'emballage (1), de sorte à répondre à la relation suivante :
    D1 < 0,5 . D2
  3. Ensemble selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit au moins un passage d'air (24) présente une surface cumulée S1 de circulation d'air, en ce que l'emballage (1) en configuration d'entreposage présente un axe central longitudinal (2) orthogonal au sol (5) et à l'écran radiatif (20) et centré par rapport à celui-ci, en ce que l'emballage présente une surface projetée S2 sur le sol (5), selon l'axe central longitudinal (2), et en ce que les surfaces S1 et S2 répondent à la relation suivante :
    S1 < 0,25 . S2
  4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de support (36) du fond d'emballage et les éléments d'appui (38) forment deux à deux des pieds (40) traversant l'écran radiatif (20) de protection thermique.
  5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en configuration d'entreposage, le système de support (3) comporte une enveloppe (46) portée à la périphérie de l'écran radiatif (20), l'enveloppe définissant un canal (48) d'aspiration d'air autour de l'emballage (1).
  6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments d'appui (38) et/ou les éléments de support (36) sont orientés radialement ou sensiblement radialement en rapport à l'axe central longitudinal (2) de l'emballage sur lequel est également centré le système de support (3).
  7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments d'appui (38) et/ou les éléments de support (36) sont agencés radialement vers l'extérieur par rapport à la partie centrale (22) de l'écran radiatif (20).
  8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran radiatif est équipé d'une pluralité d'éléments de renfort mécanique (56) reliant entre eux au moins une partie des éléments de support (36) du fond et/ou des éléments d'appui (38).
  9. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments de renfort mécanique (56) présentent des extrémités radialement intérieures raccordées entre elles au niveau d'un organe central de raccordement (58) autour duquel sont délimités radialement vers l'intérieur plusieurs passages d'air (24), chacun d'eux étant également délimité circonférentiellement par deux éléments de renfort mécanique (56) directement consécutifs.
  10. Ensemble selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que chaque élément de renfort mécanique (56) est solidarisé, à son extrémité radialement extérieure, à l'un des éléments d'appui (38) et/ou à l'un des éléments de support (36) du fond (4).
  11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'accrochage permettant un accrochage réversible du système de support (3) sur l'emballage (1), les moyens d'accrochage comprenant préférentiellement des éléments de fixation (64) destinés à coopérer avec des tourillons de manutention (62) prévus sur l'emballage (1).
  12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément de support (36) présente une extrémité de contact avec le fond d'emballage prenant la forme d'une couche d'isolation thermique.
  13. Procédé d'entreposage d'un emballage (1) appartenant à un ensemble (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en place de l'emballage (1) sur le système de support (3) agencé sur le sol (5), de manière à faire apparaître la zone (34) de circulation d'air de refroidissement du fond d'emballage (4).
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