FR2565021A1 - Appareil de decontamination de dechets metalliques radioactifs - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA DECONTAMINATION DES DECHETS METALLIQUES RADIOACTIFS. ELLE SE RAPPORTE A UN APPAREIL DE DECONTAMINATION COMPRENANT UNE CELLULE D'ELECTROLYSE 10 CONTENANT UNE ANODE 13 ET UNE CATHODE 14. L'OBJET A DECONTAMINER 12 EST IMMERGE DANS LA SOLUTION DE NITRATE DE CERIUM 11 QUI CIRCULE DANS UN FILTRE 21 ET UNE POMPE 22. LA DECONTAMINATION EST BIEN PLUS EFFICACE QU'EN L'ABSENCE DE CIRCULATION DE LA SOLUTION. LES ELECTRODES ASSURENT LA REGENERATION DES IONS CERIUM TETRAVALENTS CONSOMMES SUR L'OBJET 12. APPLICATION A LA DECONTAMINATION DES DECHETS DES CENTRALES NUCLEAIRES.

Description

La présente invention concerne un appareil de décontamination de déchets

métalliques radioactifs formés dans une centrale nucléaire et qui doivent être décontaminés

avant d'être déchargés en toute sécurité.

Les déchets métalliques radioactifs formés en général par exemple dans une centrale nucléaire sont stockés de façon permanente dans l'enceinte de la centrale et ne peuvent donc pas avoir des effets nuisibles sur l'environnement. Cependant, si cette pratique de stockage permanent est poursuivie, la quantité totale de stockage de déchets métalliques radioactifs augmentera. incessamment rendant finalement difficile la mise à disposition d'espaces supplémentaires pour le stockage. Les tubes ou canalisations et autres objets analogues qui sont contaminés par la radioactivité dans la centrale nucléaire ont de grandes dimensions et ne peuvent pas être mis facilement à une dimension convenant aux traitements existants. Cependant,

ces objets ne sont stockés qu'avec difficultés.

On a actuellement des études en cours portant sur un procédé permettant la contamination de tels déchets métalliques radioactifs et sur l'abaissement du niveau de radioactivité à la valeur de la radioactivité naturelle, c'est-à-dire à la radioactivité ambiante, permettant ainsi une manutention des déchets métalliques aussi sûre

que les déchets industriels habituels.

Les déchets métalliques radioactifs ont cependant des impuretés qui sont déposées à la surface et qui y sont bien accrochées. Un simple entraînement des impuretés accumulées à la surface ne permet pas une décontamination importante. Une décontamination suffisante nécessite la dissolution des couches superficielles des structures métalliques qui sont recouvertes d'impuretés déposées

et accrochées.

On connaît déjà, pour la décontamination de

tels déchets métalliques radioactifs jusqu'à la radio-

activité ambiante, un procédé de décontamination électro-

lytique qui effectue cette décontamination par dissolution électrochimique des couches superficielles des structures

métalliques, ainsi qu'un procédé de décontamination chi-

mique qui assure l'opération par dissolution chimique des couches superficielles des structures métalliques à l'aide

d'un agent de décontamination.

Le procédé de décontamination électrolytique est avantageux car il assure une décontamination à grande vitesse. Néanmoins, il présente l'inconvénient de ne

pouvoir être appliqué efficacement aux structures métal-

liques de forme compliquée, car il nécessite la mise de la surface de l'électrode en face de la surface de

la structure métallique pendant le traitement.

Le procédé de décontamination chimique s'adapte

facilement aux structures métalliques de forme compliquée.

Cependant, il présente l'inconvénient de n'assurer qu'une

décontamination à vitesse lente et l'agent de décontamina-

tion est consommé irréversiblement suivant des réactions chimiques et il fait donc apparaître un grand volume d'agent usé de décontamination qui constitue lui-même des déchets secondaires. En outre, les agents de décontamination utilisés dans l'appareil de décontamination chimique et l'appareil de décontamination électrolytique sont destinés à être totalement épuisés car les caractéristiques se détériorent, la radioactivité s'accumule et elle provoque finalement

l'apparition de déchets secondaires en grand volume.

Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique

n 4 217 192 décrit un procédé et un système de décontami-

nation d'objets métalliques contaminés radioactivement

dans l'industrie nucléaire, par une attaque chimique.

Cette attaque chimique met en oeuvre les effets de l'oxydation et de la réduction obtenus par un procédé qui comprend l'immersion, dans une solution électrolytique formée d'une solution d'acide nitrique contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents et maintenue dans un récipient, d'un objet métallique contaminé donné avec une paire d'électrodes destinées à régénérer la solution électrolytique, le maintien de l'objet métallique jusqu'à ce qu'il soit débarrassé de sa radioactivité, et l'extraction de l'objet métallique contaminé de la solution électrolytique. Comme le procédé est mis en oeuvre d'une manière discontinue et non continue, il- présente l'inconvénient de nécessiter beaucoup de temps et de travail chaque fois qu'une opération est terminée pour laisser la place à la suivante, et la période d'exposition des opérateurs au rayonnement est grande. Comme le procédé met en oeuvre une solution concentrée nitrique à température élevée, la solution peut émettre de l'acide nitrique gazeux et un brouillard d'acide nitrique et peut rendre dangereux l'environnement de travail. En outre, ce procédé présente l'inconvénient de provoquer la mise en suspension du

résidu d'attaque chimique formé dans la solution d'élec-

trolyse, sous forme d'une suspension qui accroît l'usure de la solution d'électrolyse, diminue la fonction de la solution électrolytique et raccourcit même. sa durée d'utilisation. Le document cité ne suggère aucunement comment

remédier à ces inconvénients.

L'invention concerne un appareil de décontamina-

tion de déchets métalliques radioactifs constituant un objet du traitement, ce procédé permettant une dissolution poussée de la couche superficielle de l'objet traité, quelles que soient sa dimension et sa configuration, ces deux facteurs étant ceux-là mêmes qui empêchent les procédés classiques de décontamination de remplir pleinement leur but sans discrimination, si bien que le niveau de radioactivité est réduit à une valeur telle que l'objet peut être manipulé en toute sécurité de la même manière

que les déchets industriels ordinaires.

L'invention concerne aussi un appareil de décon-

tamination de déchets métalliques radioactifs, permettant la régénération de l'agent de décontamination utilisé sous formé d'une solution d'électrolyse si bien que la formation

de déchets secondaires est réduite au minimum.

L'invention concerne aussi un appareil de déconta-

mination de déchets métalliques radioactifs qui assure la décontamination à grande vitesse, qui réduit la formation de solution d'électrolyse usée par régénération de celle-ci,

et qui garantit une grande sécurité pour les opérateurs.

L'invention concerne aussi un appareil de déconta-

mination de déchets métalliques radioactifs qui permet une réduction efficace des déchets radioactifs secondaires formés à la suite de la décharge de solution d'électrolyse usée qui a dissous des ions métalliques contaminés par

la radioactivité.

L'invention concerne plus précisément un appareil de décontamination de déchets métalliques radioactifs par oxydation-réduction électrolytique, à l'aide d'une solution

aqueuse d'acide nitrique contenant des ions cérium triva-

lents, c'est-à-dire par transformation des ions cérium trivalents en ions cérium tétravalents par oxydation électrolytique, et la dissolution des déchets métalliques radioactifs à l'aide de la solution d'électrolyse qui a alors le pouvoir oxydant des ions cérium tétravalents fraîchement produits et simultanément, la régénération des ions cérium tétravalents, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif placé à l'intérieur d'une cellule d'électrolyse et destiné à agiter la solution électrolytique contenue, un filtre placé à proximité de la cellule d'électrolyse et destiné à retenir les oxydes, par exemple de fer, et un condenseur, un appareil de retrait de brouillard et un ventilateur de gaz usés

qui sont tous destinés à assurer la récupération du mélange-

de vapeurs et de brouillard aqueux et d'acide nitrique

(H20-HN03).

L'invention concerne aussi un appareil de décon-

tamination de déchets métalliques radioactifs qui se - caractérise par l'utilisation d'une cellule d'électrolyse destinée à contenir la solution électrolytique de nitrate

2565.021

de cérium (Ce3±Ce4±HNO3) et une cellule de décontamination des déchets métalliques radioactifs, les cellules étant indépendantes l'une de l'autre, un filtre étant placé

entre la cellule d'électrolyse et la cellule de déconta-

mination.

L'invention concerne aussi un appareil de décon-

tamination de déchets métalliques radioactifs, dans lequel un dispositif de traitement de gaz usés est destiné à récupérer les vapeurs d'acide nitrique et communique avec la cellule de décontamination et avec la cellule d'électrolyse, dans l'appareil précédent. Dans la cellule de décontamination, la tuyauterie destinée à l'alimentation de la cellule d'électrolyse a la forme d'une buse réalisée de manière que la solution d'électrolyse soit évacuée

sous forme d'un brouillard, à son extrémité.

L'invention concerne aussi un appareil de

décontamination de déchets métalliques radioactifs, compre-

- nant la cellule d'électrolyse précitée, une cellule de

décontamination destinée à dissoudre la couche superfi-

cielle de l'objet traité, en assurant ainsi la décontamina-

tion de l'objet, un tube de débordement placé sur une paroi latérale de la cellule d'électrolyse, un tube de débordement disposé sur une paroi latérale de la cellule de décontamination, un tube d'évacuation de décontamination placé au fond de la cellule de décontamination, un réservoir d'évacuation communiquant avec les deux tubes de débordement et avec le tube d'évacuation de contamination et destiné à admettre la solution d'électrolyse débordant de la cellule d'électrolyse, la solution d'électrolyse débordant

de la cellule de décontamination et la solution d'électro-

lyse évacuée de la cellule de décontamination, un tube de transfert de solution d'électrolyse destiné à renvoyer cette solution du réservoir d'évacuation à la cellule d'électrolyse, un tube de transfert de matière décontaminée destiné à renvoyer la solution d'électrolyse du réservoir d'évacuation à la cellule de décontamination, un conduit de gaz usés disposé dans l'espace recouvrant la cellule

d'électrolyse, la cellule de décontamination et le réser-

voir d'évacuation, un dispositif de récupération de vapeurs d'acide nitrique, raccordé au conduit de gaz usés, un dispositif de traitement de gaz use comprenant un dispositif de récupération de brouillard et un dispositif d'épuisement de gaz, un tube d'eau de lavage destiné à transmettre

de l'eau de rinçage d'un réservoir à la cellule de déconta-

mination, et un tube de retour de rinçage destiné à renvoyer l'eau de rinçage utiliséedans la cellule de décontamination

de celle-ci au réservoir précité d'eau de rinçage.

L'invention concerne aussi un appareil de décon-

tamination de déchets métalliques radioactifs, comprenant l'immersion, dans la cellule d'électrolyse dans laquelle des ions métalliques, comprenant des ions métalliques radioactifs, sont dissous, une anode formée d'un métal inactif et d'une cathode formée d'un matériau métallique possédant une surtension d'hydrogène de valeur absolue

supérieure à celle de la surtension d'hydrogène du fer.

Dans ce mode de réalisation, un courant continu circule

entre l'anode et la cathode, si bien que les ions métal-

liques comprenant les ions métalliques radioactifs se trouvant dans la solution d'électrolyse, précipitent et se déposent sur la cathode, le précipité déposé étant alors séparé de la cathode et le dépôt séparé étant alors

évacué comme déchets radioactifs.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels:

la figure 1 est une coupe longitudinale représen-

tant, en partie sous forme schématique, un premier mode de réalisation d'appareil selon l'invention;

la figure 2 est une coupe longitudinale schéma-

tique représentant un filtre utilisé dans l'appareil de la figure 1;

la figure 3 est une élévation frontale représen-

tant schématiquement un condenseur utilisé dans l'appareil de la figure 1;

La figure 4 est une coupe longitudinale repre-

sentant schématiquement un appareil d'extraction de brouil-

lard utilisé dans l'appareil de la figure 1;

la figure 5 est une coupe longitudinale représen-

tant, en partie sous forme schématique, un second mode de réalisation de l'invention; la figure 6 est un graphique caractéristique représentant la relation entre la durée d'électrolyse et la concentration des ions Ce4+ obtenue dans l'appareil selon l'invention et dans un appareil classique; la figure 7 est un graphique caractéristique représentant la relation entre la durée de décontamination et la réduction du degré de contamination superficielle, obtenue à l'aide de l'appareil selon l'invention et d'un appareil classique; la figure 8 est un schéma représentant un appareil de décontamination selon un troisième mode de réalisation de l'invention;

la figure 9 est une coupe longitudinale représen-

tant la cellule de décontamination de l'appareil de la figure 8, sous forme agrandie; la figure 10 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 9; la figure 11 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 9; la figure 12 est un schéma représentant un

quatrième mode de réalisation d'appareil selon l'inven-

tion; et

la figure 13 est une coupe longitudinale repré-

sentant sous forme schématique un cinquième mode de réali-

sation de l'invention.

On considère d'abord, en référence à la figure 1, un appareil de décontamination de déchets métalliques radioactifs, dans un premier mode de réalisation. Sur la figure 1, une cellule 10 d'électrolyse contient une solution électrolytique 11 qui est une solution de nitrate de cérium contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents (Ce3+ -Ce4±HNO3). Un objet 12 destiné à &tre décontaminé, c'est-à-dire un déchet métallique radioactif, une anode 13 et une cathode 14 sont immergés dans la solution 11 d'électrolyse. L'objet 12 à décontaminer est relié à un câble 16 suspendu à un mécanisme fixe placé au-dessus de la cellule 10 d'électrolyse. L'anode 13 et la cathode 14 sont reliées respectivement par des

fils électriques 17 et 18 à une alimentation continue 14.

Une tuyauterie 20 communiquant à une première extrémité avec le côté de la cellule 10 d'électrolyse et, à l'autre extrémité, avec le fond de cette cellule, comporte un

filtre 21 et une pompe 22 de circulation. Par l'intermé-

diaire de la pompe 22, la solution 11 d'électrolyse se trouvant dans la cellule 10 est retirée sur le côté de cette cellule, transmise au filtre 21 puis renvoyée dans la cellule 10 par le fond. Etant donné la circulation de la solution d'électrolyse dans la canalisation 20 de circulation, la solution 11 d'électrolyse reste.agitée

dans la cellule 10.

La partie latérale supérieure de la cellule 10 d'électrolyse est reliée à une canalisation 23 de gaz usés. Les vapeurs d'eau et d'acide nitrique (H20-HNO3) et le brouillard provenant de la solution 11 d'électrolyse

sont transmis par la tuyauterie 23 de gaz usés à un conden-

seur 24 puis à une canalisation 25 de retour reliant le condenseur 24 à la cellule 10, avant renvoi dans cette cellule. La partie de vapeurs d'eau et d'acide nitrique (H20-HNO3) et du brouillard qui s'est échappé, étant ainsi récupérée, s'écoule par une canalisation 26 reliée à la sortie du condenseur 24, est transmise à un appareil 21 de suppression de brouillard et est aspirée par un ventilateur 28 puis récupérée dans l'appareil 27. Un appareil 29 de chauffage est placé sur le côté de la cellule 10 d'électrolyse. Cet appareil 29 est destiné à maintenir la solution 11 d'électrolyse à une température déterminée. Dans l'appareil de décontamination de déchets

5...21

métalliques radioactifs réalisé comme décrit selon l'inven-

tion, la préparation, en vue du début de l'opération, comporte la disposition, dans la cellule 10, de la solution 11 d'électrolyse obtenue par dissolution de la quantité prescrite de nitrate de cérium Ce(NO3)3 dans une solution aqueuse d'acide nitrique H20-HNO3 (en proportions donnant une concentration de Ce(NO3)3 de 0,8 mole par litre et une concentration de HNO3 de 2,0 moles par litre par exemple), la pompe 22 de circulation commençant alors à tourner afin qu'elle fasse circuler la solution 11 du côté de

la cellule 10 d'électrolyse au fond de celle-ci par l'inter-

médiaire de la canalisation 20. Le dispositif 29 de chauf-

fage est utilisé afin qu'il élève la température de la solution 11 d'électrolyse à la valeur prescrite (70 à 90 C par exemple), et le ventilateur 28 est utilisé de manière qu'il maintienne l'atmosphère interne de la cellule 10 en dépression. L'alimentation 19 en courant continu est alors utilisée afin qu'elle applique une tension entre l'anode 13 et la cathode 14, un courant électrique circulant alors avec une densité de 0,1 à 0,2 A/cm2. En conséquence, les réactions suivantes se déroulent et provoquent la transformation des ions cérium trivalents (Ce3+) en ions

cérium tétravalents (Ce4+).

A l'anode Ce3 + Ce4+ + e- (1) H- + H20 + (1>)O2(+)+2e- (2) A la cathode H+ + e- + (1P)H2(+) (3) La réaction qui forme Ce4 à l'anode 13 dépend de la vitesse à laquelle les ions Ce sont dispersés et peuvent atteindre la surface de l'anode 13. Lorsque la solution 11 d'électrolyse peut circuler dans la cellule par son fond, la solution contenue dans la cellule 10 est agitée par la solution introduite si bien que la réaction

de formation de Ce4+ est facilitée.

Lorsque la concentration des ions Ce4+ dans la solution d'électrolyse a atteint une valeur prescrite (0,4 mole par litre par exemple), l'objet 12 à décontaminer est raccordé au câble suspendu au mécanisme fixe 15 et est alors abaissé et immergé dans la solution d'électrolyse 11 (solution Ce3+Ce4±HNO3). En conséquence, la réaction correspondant à l'équation suivante (4) se déroule à la surface de l'objet 12 qui doit être décontaminé et un revêtement radioactif déposé à la surface de l'objet 12 à décontaminer et la surface du métal (M) constituant la structure métallique de l'objet 12 sont dissous au cours de la réaction et le dépôt superficiel est retiré

de l'objet 12.

M + Ce4+ M+ + Ce3+ (4) - * La réaction correspondant à l'équation (4) 4+ dépend de la vitesse à laquelle les ions Ce sont dispersés et peuvent donc atteindre la surface du métal M. Ainsi, l'agitation de la solution 11 d'électrolyse favorise la réaction de dissolution. Après immersion pendant une période prescrite (60 min par exemple), l'objet 12 en

cours de décontamination est dénudé de sa couche superfi-

cielle et de la couche d'impuretés déposée à la surface interne. Le niveau de radioactivité de l'objét est donc réduit à la valeur ambiante, permettant une manipulation

de l'objet aussi sûre que des déchets industriels ordi-

naires.

Entre temps, les ions Ce3 qui ont été réduits par la réaction avec l'objet 12 subissent la réaction 4+

de l'équation (1) et forment des ions Ce car l'alimenta-

tion continue 29 continue à appliquer la tension (4 à 6 V

par exemple) entre les électrodes-et entretient la circula-

tion du courant électrique à une densité déterminée. En

outre, des oxydes, par exemple de fer, qui sont en suspen-

sion dans la solution 11 d'électrolyse sont séparés par le filtre 21 placé dans la canalisation 20, et l'adhérence des oxydes à l'anode qui pourrait être possible peut être évitée, la formation des ions Ce4+ étant permise d'une manière efficace. Le filtre 21 peut être par exemple

un produit de Branswick Corp. qui a un élément 21b de fil-

tration placé dans un boîtier 21a, ayant une tuyauterie 21c d'entrée et une tuyauterie 21d de sortie reliées à une canalisation 20 comme représenté sur la figure 2. Les oxydes présents dans la solution d'électrolyse sont retirés par adsorption sur l'élément 21b de filtration. La pompe 22 de circulation peut être une pompe à aimant de Iwaki

Co., Ltd., vendue sous la désignation MDH-F.

Les vapeurs d'eau et d'acide nitrique (H20-HNO3) et le brouillard provenant de la solution 11 d'électrolyse sont transmis par la tuyauterie 23 qui est reliée à la partie supérieure de la cellule 10. Le condenseur 24 a dix-huit tubes 24b d'acier inoxydable placés dans un

boîtier cylindrique 24a comme l'indique la figure 3.

Les tubes 24 sont refroidis par de l'eau de refroidissement, circulant à l'extérieur. Les vapeurs d'eau et d'acide nitrique (H20-HNO3) pénètrent dans le boîtier 24a par l'entrée 24c de gaz, s'écoulent à l'intérieur des tubes

24b et sont évacuées par la sortie de condensat 24d.

L'eau de refroidissement pénètre dans le boîtier 24a par l'entrée 24e, s'écoule le long des faces externes des tubes 24b et les refroidit, et est évacuée par la sortie 24f. Les vapeurs sont condensées dans le condenseur 24 puis transmises par la tuyauterie 25 de retour et réintroduites dans la cellule 10. La partie de vapeurs d'eau et d'acide nitrique (H20-HNO3) et le brouillard qui se sont échappés et qui ont ainsi été récupérés sont

extraits dans le ventilateur 28 et récupérés par le dispo-

sitif 27 de séparation du brouillard. Ce dernier dispo-

sitif a des fibres de verre 27b qui remplissent un boîtier 27a comme représenté sur la figure 4. Les vapeurs d'eau et d'acide nitrique et le brouillard pénètrent dans le bottier par la tuyauterie 27c d'entrée et sont retirés par dépôt sur les fibres de verre 27b. Les gaz propres sont évacués par la tuyauterie 27d de sortie. Le ventilateur 28 peut être une pompe pneumatique fabriquée par Iwaki Co.,

Ltd, vendue sous la désignation AP-DS.

On considère maintenant, en référence à la figure 5, un second mode de réalisation dans lequel la cellule d'électrolyse de la solution (solution Ce3±Ce4-HNO3) et la cellule de décontamination des déchets métalliques

radioactifs sont disposées indépendamment l'une de l'autre.

Sur la figure 5, la référence 30 désigne une cellule d'électrolyse pratiquement analogue à celle qui

a été décrite en référence au premier mode de réalisation.

Dans la cellule 30, la solution 11 (Ce3±Ce4±HNO3) est disposée. L'anode 13 et la cathode 14 sont immergées dans la solution 11. L'anode 13 et la cathode 14 sont reliées par des fils électriques 17, 18 à l'alimentation

continue 19. Une canalisation 31 de débordement est rac-

cordée à la cellule 30. La solution 11 est transmise par cette canalisation 31 de débordement à une cellule 32 de décontamination. L'objet 12 est immergé dans la cellule 32 de décontamination. Cet objet 12 à décontaminer est relié au câble 16 suspendu au mécanisme fixe 15 placé au-dessus du réservoir 32 de décontamination. Une tuyauterie 33 de circulation destinée à provoquer l'agitation de

la solution 11 d'électrolyse est connectée à la cellule 32.

La solution 11 d'électrolyse est transmise par un filtre et est introduite dans la cellule 32 de décontamination, par son fond, à l'aide d'une pompe 34 de circulation. Une tuyauterie 36 de retour est destinée à communiquer, à une première extrémité, avec la cellule 32 et, à l'autre extrémité, avec la cellule 30 d'électrolyse, une pompe 37 d'alimentation transmettant la solution 11 d'électrolyse de la cellule 32 par un filtre 38 et l'introduisant par

la cellule 30 par son fond.

Les tuyauteries 23, 39 de gaz usés sont connectées aux parties supérieures de la cellule d'électrolyse et de la cellule 32 de décontamination. Le brouillard et les vapeurs d'eau et d'acide nitrique provenant de la solution 11 d'électrolyse s'écoulent par les canalisations 23, 39 et sont traités dans le condenseur 24, l'appareil 21 de suppression du brouillard et le ventilateur 28. La

référence 29 désigne un dispositif de chauffage de la solu-

tion d'électrolyse.

Dans l'appareil de décontamination du premier mode de réalisation de l'invention, la décontamination de l'objet est effectuée par disposition de la solution 11 d'électrolyse, obtenue par dissolution d'une quantité prescrite de nitrate de cérium Ce(NO3)3 dans une solution aqueuse d'acide nitrique, à la fois dans la cellule 30 d'électrolyse et dans la cellule 32 de décontamination, par commande de la pompe 36 de circulation afin que la solution d'électrolyse ainsi préparée circule du fond de la cellule 30 dans la canalisation 31 de débordement,

puis dans la cellule 30 et dans la cellule 32. Le dispo-

sitif 29 de chauffage est utilisé de manière qu'il main-

tienne la température de la solution 11 à une valeur prédéterminée. Le ventilateur 28 est utilisé de manière que l'atmosphère interne de la cellule 30 et celle de

la cellule 32 restent en dépression. Simultanément, l'ali-

mentation continue 19 est utilisée afin qu'elle applique une tension entre l'anode 13 et la cathode 14, le courant électrique ayant une densité prédéterminée. En conséquence, les réactions des équations (1), (2) et (3), décrites en référence au montage de la figure 1, se déroulent

avec formation de Ce4+, dans la solution 11. -

Comme la solution 11 d'électrolyse circule dans la cellule 10 par l'intermédiaire du fond, comme dans le mode de réalisation de la figure 1, la solution 11 qui se trouve dans cette cellule 30 est agitée et la réaction de formation des ions Ce4+ est efficacement accélérée. Lorsque la concentration des ions Ce4+ dans la solution 11 a atteint une valeur prescrite, l'objet 12 est relié au câble 16 suspendu au mécanisme fixe 15 placé au-dessus de la cellule 32 et il est alors abaissé et immergé dans la solution 11 qui se trouve dans cette cellule 32. Simultanément, la pompe 34 de circulation

fonctionne et fait circuler la solution 11 dans la canali-

sation 33 d'agitation, la solution pénétrant dans la

cellule 32 par son fond.

Dans ce cas, la réaction de l'équation (4) indiquée précédemment en référence au montage de la figure 1, s'effectue à la surface de l'objet 12 et provoque la dissolution des couches superficielles et de la surface de la structure, avec extraction des impuretés. Comme la solution d'électrolyse circule dans la cellule 32, par son fond et agite la solution contenue à l'intérieur comme dans le mode de réalisation de la figure 1, la réaction de dissolution est facilitée. Après immersion de l'objet

dans la solution d'électrolyse pendant une période prédé-

terminée, l'objet 12 est dénudé des couches superficielles et des dépôts formés à sa surface interne, et le niveau de radioactivité est abaissé au niveau ambiant. L'objet

peut donc être manipulé aussi sûrement qu'un déchet indus-

triel quelconque.

Comme l'alimentation continue 19 applique une tension entre l'anode et la cathode et fait circuler un courant électrique de densité prescrite entre elles, les ions Ce3 qui ont été réduits par la réaction avec l'objet 12 subissent la réaction de l'équation (1) décrite en référence au montage dela figure 1 et provoquent donc une régénération des ions Ce4+. En outre, comme les oxydes, par exemple de fer, en suspension dans la solution 11 à l'intérieur de la cellule 32 sont séparés par les filtres , 38 placés dans la tuyauterie 32 d'agitation et dans la tuyauterie 36 de retour, l'adhérence des oxydes sur l'anode 13, dans la cellule 30 d'électrolyse, peut être évitée, permettant à la réaction de formation des ions Ce4+ de progresser d'une manière très efficace. Entre temps, le brouillard et les vapeurs d'eau et d'acide nitrique provenant de la solution 11 d'électrolyse qui se trouve dans la cellule 30 et dans la cellule 32 sont transmis par les tuyauteries 23 et 39 de gaz usés qui sont reliées aux parties supérieures des cellules 30 et 32 et subissent le même traitement que dans le cas du mode

de réalisation de la figure 1.

L'anode 13 doit être réalisée d'un matériau tel que le platine ou le titane qui résiste à la corrosion par les substances fortement acides telles que HNO3 et Ce4+, sans subir d'abrasion lors de l'électrolyse. Les cathodes 14 sont formées d'un matériau tel que l'or. Un dispositif d'agitation ou un autre dispositif analogue

peut être utilisé pour l'agitation de la solution d'élec-

trolyse. La source de chaleur destinée à chauffer la

solution d'électrolyse peut être non seulement un dispo-

sitif extérieur mais aussi un dispositif immergé de chauf-

fage. Une expérience a confirmé l'effet du mode de réalisation décrit précédemment. Les résultats sont décrits

en référence aux figures 6 et 7.

Sur la figure 6, la courbe a indique les résultats de l'électrolyse réalisée sans agitation, et la courbe b ceux qui sont obtenus avec agitation. L'axe des ordonnées représente la concentration des ions Ce4+, dans la solution d'électrolyse, et, à droite, le rendement en courant,

alors que les abscisses représentent le temps d'électrolyse.

L'électrolyse a été réalisée sur une solution ayant une

concentration de Ce(NO3)3 de 0,8 mole par litre et une con-

centration de HNO3 de 2 moles par litre, la température de la solution d'électrolyse étant de 80 C et la densité de courant électrique utilisée pour la formation des ions Ce4+ étant de 0,3 A/cm2. La quantité d'ions Ce4+ formés a été déterminée par analyse de l'échantillon par titrage potentiométrique, et le rendement en courant a été déterminé de la manière suivante: = (96485 x quantité formée d'ions Ce4+(mole/litre) x quantité de solution d'électrolyse (litre)/(temps d'électrolyse (s) x courant électrique (A)) Il faut noter sur la figure 6 que la formation 4+ et la régénération des ions Ce4+ peuvent -être réalisées avec

un rendement élevé au cours de l'électrolyse, avec agita-

tion de la solution d'électrolyse.

On considère maintenant les résultats de la figure 7. Compte tenu des résultats de la figure 6, une solution d'électrolyse ayant une concentration de Ce4+ de 0,4 mole par litre et une concentration de HNO3 de de 2 moles par litre a été chauffée à 80 C, et un objet métallique radioactif a été immergé dans la solution chaude; simultanément, un courant électrique a circulé avec une densité de courant de 0,3 A/cm2 afin que les ions Ce4+ soient régénérés. Sur le graphique, la courbe c représente les résultats de l'immersion de l'objet sans agitation de la solution, la courbe d les résultats de l'immersion avec agitation de la solution, et le trait horizontal représente le niveau ambiant. Les ordonnées du graphique représentent l'intensité du rayonnement gamma (en nombres par minute) et les abscisses le temps

de décontamination.

Il faut noter sur la figure 7 que la contamination à la surface peut être réduite à la valeur ambiante en 60 min lorsque le métal de l'objet est immergé dans la solution avec. agitation, alors que la contamination de la surface ne peut pas atteindre le niveau ambiant même après 120 min de décontamination, lorsque le métal de

l'objet est immergé dans la solution sans agitation.

Comme les oxydes (par exemple l'oxyde de verre, en suspension dans la solution d'électrolyse, sont séparés par le filtre, l'adhérence possible de ces oxydes sur l'anode peut être évitée. Ainsi, la régénération des

ions Ce4+ peut être réalisée avec un plus grand rendement.

La disposition indépendante de la cellule d'élec-

trolyse et de la cellule de décontamination évite la détérioration possible des électrodes par choc avec l'objet métallique. Comme le montage permet une introduction

et une extraction faciles de l'objet métallique, l'entre-

tien et l'inspection peuvent être faciles.

On considère maintenant un troisième mode de

réalisation de l'invention, en référence aux figures 8 à 11.

Sur la figure 8, la référence 30 désigne la cellule d'électrolyse. Celleci contient une solution

Ce3 -Ce4 -HNO3, constituant la solution 11 d'électrolyse.

L'anode 13 et la cathode 14 sont immergées dans cette solution 11. L'anode 13 et la cathode 14 sont reliées, par

des fils électriques 17, 18, à l'alimentation continue 19.

La canalisation ou tuyauterie 58 d'alimentation en liquide est reliée à la cellule 30. La solution 11 est transmise

par la canalisation 58 à une cellule 40 de décontamination.

Dans la cellule 40, l'objet 12 à décontaminer est immergé. Cet objet 12 est relié au câble 16 suspendu au mécanisme fixe 15 placé au-dessus de la cellule 40. La tuyauterie 58 d'alimentation en liquide comporte une première vanne 41 et une canalisation 42 en dérivation est placée en aval de la première vanne 41, cette canalisation 42 étant raccordée, par l'intermédiaire d'une seconde vanne 43, au côté inférieur de la cellule 40 de décontamination, afin que la solution 11 d'électrolyse puisse descendre et remonter dans la cellule 40, par l'intermédiaire de ces parties supérieure et inférieure. La solution 11 d'électrolyse qui doit être transmise à la cellule de décontamination peut être dirigée vers le haut ou vers le bas, à l'aide des vannes 41 et 43. Une canalisation 44 d'évacuation est reliée au fond de la cellule 40 de décontamination. Le liquide contaminé, obtenu par traitement

de l'objet 12, est évacué de la cellule 40 de décontamina-

tion, transmis par la canalisation 44 d'évacuation puis par un filtre 45 et une pompe 46 de circulation, àA la cellule 30 d'électrolyse, par l'intermédiaire de sa partie

inférieure.

La tuyauterie 58 d'alimentation a une pompe

47 de liquide.

Une tuyauterie 23 de gaz uses est raccordée au côté supérieur de la cellule 30 d'électrolyse. Une tuyauterie 39 de gaz usés est reliée de même au côté supérieur de la cellule 40 de décontamination. Le brouillard et les vapeurs d'acide nitrique provenant de la cellule d'électrolyse et de la cellule 40 de décontamination sont transmis par les tuyauteries 23 et 39 puis condensés dans le condenseur 24 et transmis par la tuyauterie 25 de retour afin qu'ils puissent être récupérés dans la cellule 30 d'électrolyse. La partie du brouillard et des vapeurs d'acide nitrique qui s'est échappée et qui est ainsi récupérée est aspirée par le ventilateur 28 et

est séparée par le dispositif 27 de séparation du brouil-

lard. La référence 29 désigne un dispositif de chauffage placé sur le côté de la cellule 30 d'électrolyse et destiné à chauffer la solution 11 d'électrolyse. Dans l'appareil selon l'invention, réalisé comme décrit précédemment et destiné à la décontamination

des -déchets métalliques radioactifs, la solution 11 d'élec-

trolyse obtenue par dissolution d'une quantité prescrite de Ce(NO3)3 (0,4 mole par litre par exemple) dans une solution d'acide nitrique (2,0 moles par litre par exemple) est placée dans la cellule 30 d'électrolyse et est soumise à une électrolyse par application d'une tension de 4 à 6 V entre l'anode 13 et la cathode 14, par l'alimentation continue 19; la pompe 47 de circulation fonctionne afin

qu'elle transmette la solution préparée 11 par la canali-

sation 36, et les vannes 41 et 43 sont ouvertes afin

que la solution 11 parvienne à la cellule 40 de décontami-

nation par l'intermédiaire des parties supérieure et inférieure, et puisse s'écouler le long de la paroi interne

de l'objet. La solution d'électrolyse circule par l'inter-

médiaire de la canalisation 44 d'évacuation,# entre les

cellules 30 et 40 d'électrolyse et de décontamination.

La solution 11 d'électrolyse est chauffée par le dispositif 29 à la température prescrite (70 à 90 C par exemple). Le ventilateur 28 est utilisé de manière que l'atmosphère interne de la cellule 30 et celle de la cellule 40 restent en dépression (plusieurs centimètres d'eau par exemple). Simultanément, l'alimentation continue est utilisée afin qu'elle continue à appliquer la tension (de 4 à 6 V par exemple) entre l'anode 13 et la cathode 14,

le courant électrique circulant avec une densité prédéter-

minée (0,1 à 0,2 A/cm2 par exemple).

Les réactions des équations (1) à (3) indiquées

précédemment se déroulent dans la solution 11 d'électro-

4+

lyse, avec formation d'ions Ce4.

Lorsque la concentration des ions Ce4+ dans la solution d'électrolyse a atteint une valeur prescrite, l'objet est fixé au câble 16 suspendu au mécanisme fixe 15 et la solution d'électrolyse (solution de Ce3 -Ce4 HNO3) de la cellule 40 de décontamination est pulvérisée par les buses 48, 49 placées aux extrémités antérieures des tuyauteries 36 de raccordement et de la tuyauterie 42 en dérivation. Dans ce cas, la réaction de l'équation (4) indiquée précédemment s'effectue à la surface de l'objet 12 et assure la dissolution des couches superficielles et des dépôts de la surface de l'objet, avec suppression

de la contamination.

Lorsque l'objet 12 a reçu une pulvérisation de la solution 11 d'électrolyse, pendant une période prescrite, il est dénudé de sa partie superficielle adhérant à la surface et de la couche contaminée adhérant à la face interne. En conséquence, la radioactivité de l'objet 12 est réduite à la valeur ambiante. Ainsi, il peut être

manipulé aussi sûrement qu'un déchet industriel quelconque.

Comme l'alimentation continue 19 continue à appliquer une tension et assure la circulation du courant électrique avec une densité prescrite entre l'anode et la cathode, les ions Ce3+ présents dans le liquide contaminé qui a été réduit par réaction avec l'objet 12 subit la réaction de l'équation (1) indiquée précédemment avec formation des ions Ce4+ et régénération de la solution

d'électrolyse. Pendant la réaction, les matières en suspen-

sion dans la solution 11 et les oxydes, par exemple de fer, de la couche contaminée sont séparées par le filtre dont la construction est analogue à celle du filtre représenté sur la figure 1 et monté dans la canalisation 44 de purge. En conséquence, l'adhérence possible des oxydes de fer à l'anode 13 de la cellule 30 d'électrolyse peut être évitée, les ions Ce4+ se forment avec un rendement élevé, et la régénération de la solution d'électrolyse

s'effectue d'une manière avantageuse.

Le brouillard et les vapeurs d'acide nitrique provenant de la celule 30 d'électrolyse et de la cellule de décontamination sont transmis par la tuyauterie 23, 39 reliée aux parties supérieures des cellules 30 et , puis sont condensés dans le condenseur 24 dont la construction est analogue à celle du condenseur représenté sur la figure 1, et séparés par la canalisation 25 de retour avec renvoi à la cellule 30 d'électrolyse. La partie de vapeurs et de brouillard qui s'échappe est aspirée par le ventilateur 28 et récupérée par le dispositif de séparation de brouillard dont la construction est

* analogue à celle de l'appareil représenté sur la figure 1.

Les électrodes sont formées d'un matériau tel que le platine ou le titane qui résiste à la corrosion par les substances acides fortes telles que HNO3 et les

ions Ce4+, et qui ne subit pas d'abrasion lors de l'élec-

trolyse.

On peut utiliser un agitateur ou tout autre

dispositif analogue pour l'agitation de la solution d'élec-

trolyse. On peut utiliser, comme source de chaleur qui chauffe la solution d'électrolyse, un dispositif extérieur

ou un dispositif immergé.

La figure 9 représente la cellule 40 de déconta-

mination de l'appareil de la figure 8, sous forme agrandie.

La figure 10 est une coupe suivant la ligne VII-VII du

schéma de la figure 9.

Sur les figures 9 et 10, la référence 40 désigne la cellule de décontamination. Cette cellule 40 a des tuyauteries annulaires 50 reliées à plusieurs étages à un tube 36 de raccordement, plusieurs buses inclinées 48 reliées aux tuyauteries 50, et une buse verticale rectiligne 49 reliée à une tuyauterie 42 en dérivation et ayant des orifices 59 d'évacuation. Dans la partie inférieure, dans la cellule 40 de décontamination, une plaque perforée 54 ayant de nombreux trous 52 et un trou

central 53, est maintenue par une pièce 55 de support.

L'objet 12 à décontaminer est monté sur cette plaque perforée 54. Sur la figure 9, l'objet 12 est représenté sous forme d'une tuyauterie cylindrique. La solution d'électrolyse est transmise par la tuyauterie 36 à la cellule 40 et projetée à la face externe de l'objet 12 par les buses inclinées 48 fixées aux tuyauteries annulaires

disposées suivant plusieurs étages. La solution d'élec-

trolyse est aussi projetée à la face interne de l'objet 12 par la buse verticale 49 placée sur le côté, ayant de nombreux trous 56, afin que la face interne de l'objet 12 soit décontaminée. Les tuyauteries annulaires 50 sont fixées à l'organe 57 de support à la paroi interne de

la cellule 40.

La figure 11 est une coupe suivant la ligne

VIII-VIII du schéma de la figure 9.

Sur la figure 11, la solution d'électrolyse est transmise par la buse verticale 49 et est projetée vers la face interne de l'objet 12, supportée dans la cellule 40 de décontamination. Après évacuation entre la face interne de l'objet, la solution s'écoule le long de l'objet, passe par le trou 53 formé dans la plaque perforée 54 et pénètre dans la canalisation 44 d'évacuation

afin qu'elle y soit récupérée.

Dans ce troisième mode de réalisation de l'inven-

tion, la solution d'électrolyse (Ce3 -Ce4 -HNO3) est transmise par la tuyauterie 36 de raccordement et la tuyauterie 42 en dérivation à la cellule 40 d'électrolyse puis elle est projetée par les buses 48 et la tuyauterie 49 sur l'objet 12. La solution d'électrolyse frappant l'objet 12 s'écoule le long de celui-ci, passe par les trous 54 et le trou 53 de la plaque perforée 54 et est collectée par la canalisation 44 d'évacuation qui permet sa récupération. La tuyauterie 58 de raccordement a des vannes 41, 42 permettant une décontamination sélective de la face interne et/ou de la face externe de l'objet 12. La figure 9 représente une tuyauterie destinée à être utilisée dans une pile atomique, comme exemple d'objet 12 à décontaminer. La partie de brouillard et de vapeurs d'acide nitrique qui s'échappe circule dans la tuyauterie 39 et est traitée et récupérée par le condenseur 24 et

l'appareil 27 de séparation du brouillard.

On considère maintenant une utilisation concrète

de l'appareil représenté sur la figure 8.

Une tuyauterie d'acier inoxydable NFZ6CN18.09 de 1 x 4,2 m est suspendue dans la cellule 40 de décontami- nation. La solution d'électrolyse utilisée dans ce cas

avait une concentration d'ions Ce4+ de 0,4 mole par litre.

Le travail de décontamination a été réalisé pendant un

temps variable. Les résultats sont indiqués dans le ta-

bleau I.

Ce tableau indique les résultats de la décontami-

nation à une température fixe de 80 C. Il faut noter qu'on ne note aucune décontamination efficace pendant min, la décontamination efficace au niveau ambiant étant observée pour la période de 90 min alors qu'on a observé une décontamination efficace, même à un niveau inférieur au niveau ambiant, pour la période de 120 min.

L'épaisseur d'abrasion représente la quantité de décontami-

nation calculée d'après la perte en poids et l'intensité

du rayonnement a représente l'importance de la contamina-

tion superficielle de l'objet.

TABLEAU I

Décontamination de tubes d'acier inoxydable Temps de déconta- Différence de Epaisseur Intensité des mination poids d'abrasion rayon a (min) (g) (<m)

0 0 0 624 000

9 241 31 4 450

60 13 845 47 485

17 213 58 237

19 823 67 169

Note: (1) Les résultats sont ceux qui sont obtenus à l'aide

de 10,3 litres de liquide de décontamination.

(2) Niveau ambiant 250 Dans le troisième mode de réalisation décrit précédemment, la surface des déchets métalliques radioactifs

est dissoute par le pouvoir oxydant des ions cérium tétra-

valents et la régénération de ces ions cérium tétravalents est réalisée par électrolyse. Dans l'appareil de décontami- nation des déchets métalliques radioactifs, la cellule

d'électrolyse et la cellule de décontamination sont dispo-

sées indépendamment l'une de l'autre, et la cellule de décontamination est munie de tuyauteries ayant des trous et des buses de pulvérisation, placées suivant plusieurs étages, si bien que la solution d'électrolyse est pulvérisée

sur l'objet placé dans la cellule de décontamination.

En conséquence, dans le troisième mode de réali-

sation, la solution d'électrolyse peut être réduite, par pulvérisation de cette solution puis récupération pour utilisation ultérieure. En outre, l'appareil permet une décontamination sélective de la seule face interne ou de la seule face externe de l'objet. Il permet aussi la réduction au minimum de la quantité de liquide de décontamination à utiliser et permet un abaissement du

niveau de radioactivité de l'objet au niveau ambiant.

L'objet ainsi décontaminé peut alors être manipulé aussi

sûrement qu'un déchet industriel quelconque.

On considère maintenant, en référence à la

figure 12, un quatrième mode de réalisation de l'invention.

Sur la figure 12, la référence 60 désigne la cellule d'électrolyse. La solution 11 formée d'une solution

aqueuse d'acide nitrique contenant des ions cérium triva-

lents et des ions cérium tétravalents est placée dans la cellule 60. L'anode 13 et la cathode 14 sont immergées dans la solution d'électrolyse 11 et sont destinées à former des ions cérium tétravalents à partir des ions cérium trivalents, par une réaction d'oxydation-réduction électrolytique. La cellule 60 d'électrolyse précitée a un dispositif 61 de chauffage de la solution 11 et un capteur 62 de température destiné à détecter et régler la température de ia solution 11 d'électrolyse. En outre, cette cellule 60 est recouverte d'une manière hermétique d'un couvercle 63. Une tuyauterie 64 de gaz usés est

raccordée au côté supérieur de la cellule 60. Une tuyau-

terie 66 d'évacuation comprenant une vanne 65 et une tuyauterie 67 d'alimentation en liquide sont raccordées

à la partie inférieure de la cellule 60.

La cellule 68 de décontamination est placée

séparément à distance de la cellule 60 d'électrolyse.

Cette cellule 68 contient la solution 11 d'électrolyse formée d'une solution aqueuse d'acide nitrique contenant des ions cérium trivalents et tétravalents, de la même manière que la cellule précitée 60. Dans cette solution

11, l'objet à décontaminer est immergé. La couche superfi-

cielle de la structure métallique constituant l'objet

12 est dissoute grace au pouvoir oxydant dû à la trans-

formation des ions cérium tétravalents en ions cérium trivalents, à l'intérieur de la cellule 68, si bien que

la surface de l'objet 12 est débarrassée de la contamina-

tion. La cellule 68 de décontamination est munie d'un dispositif 69 de chauffage de la solution 11 et d'un capteur 70 de température destiné à détecter et régler la température de la solution 11. Cette cellule 68 de décontamination est recouverte de manière hermétique d'un couvercle 71. Une tuyauterie 72 de gaz usés est

raccordée au côté supérieur de la cellule 68. Une tuyau-

terie 74 d'alimentation en liquide, ayant une vanne 73,

est raccordée à sa partie inférieure.

Une tuyauterie 75 de débordement est raccordée au côté de la cellule 68 de décontamination. Un réservoir 77 d'évacuation est relié par une vanne 76 à la partie aval de la tuyauterie 75 de débordement. Ce réservoir 77 collecte la solution 11 d'électrolyse circulant dans la canalisation 66 d'évacuation et la tuyauterie 78 de débordement qui sont toutes deux raccordées à l'extrémité inférieure de la cellule précitée 60, dans la tuyauterie de débordement de la cellule 68 de décontamination

et dans une tuyauterie 78 d'évacuation munie d'une vanne 80.

Le réservoir 77 d'évacuation est recouvert de manière hermétique d'un couvercle. Une tuyauterie 82 de gaz usés

est raccordée au côté supérieur de ce réservoir 77.

Une première tuyauterie 84 ayant une vanne 83, une seconde tuyauterie 86 ayant une vanne 85 et une troisième tuyauterie 88 ayant une vanne 87 sont raccordées

à la partie inférieure du réservoir 77 d'évacuation.

La tuyauterie 78 de débordement est disposée comme décrit précédemment sur la paroi latérale de la cellule précitée 60 d'électrolyse. L'autre extrémité de cette tuyauterie 78 de débordement est reliée à la vanne 76 et est raccordée au réservoir 77. Inversement, une tuyauterie 90 d'alimentation en liquide partant de la seconde tuyauterie 86 et passant par la pompe 89 et communiquant avec la tuyauterie 67 d'alimentation en liquide, est disposée du réservoir 77 à la cellule 60 d'électrolyse. La pompe 89 est placée entre la canalisation

d'alimentation en liquide et la canalisation 67 d'alimen-

tation en liquide afin qu'elle transmette la solution d'électrolyse de la tuyauterie précitée 77, circulant par la seconde tuyauterie 86, à la cellule 60, une soupape de régulation du débit volumique étant destinée à

régler le volume de solution 11 d'électrolyse et un débit-

mètre 92 étant destiné à contrôler le débit volumique de solution 11. Sur la longueur de la canalisation 90, un filtre est destiné à retirer les matières insolubles de la solution 11 d'électrolyse. Un manomètre 94 est placé du côté amont du filtre 93 et un manomètre 95 est placé du côté aval, afin que le bouchage éventuel du filtre précité 93 puisse être constamment observé. Ce filtre est logé dans un organe de blindage 96 (formé

par exemple d'une plaque de plomb de 100 mm d'épaisseur).

La tuyauterie 75 de débordement qui comporte la vanne 76 est placée sur la paroi latérale de la cellule précitée 68 de décontamination. L'autre extrémité de la tuyauterie 75 communique avec le réservoir précité 77 d'évacuation. Inversement, une tuyauterie 98 d'alimentation en liquide, passant par la première tuyauterie 84, la

pompe 97 et communiquant avec la tuyauterie 74 d'alimen-

tation en liquide, est placée entre le réservoir 77 de purge et la cellule précitée 68 de décontamination. Une pompe 97 est placée entre les tuyauteries 98 et 74 d'alimen- tation en liquide afin qu'elle transmette la solution d'électrolyse 11 du réservoir 77 d'évacuation à la cellule 68 de décontamination, une soupape 99 de régulation étant

destinée à régler le débit volumique de la solution d'élec-

trolyse et un débitmètre 100 étant destiné au contrôle de ce débit volumique de la solution. Un filtre 101 destiné

à retirer les matières insolubles de la solution 11 d'élec-

trolyse, est placé dans la canalisation 98 d'alimentation en liquide. Un manomètre 102 est placé du côté amont du filtre 101 et un manomètre 103 est placé du côté aval, afin que le bouchage du filtre 101 puisse être constamment observé. Ce filtre 101 est couvert d'un organe 104 de blindage. La cellule 68 de décontamination comporte,

à son fond, une tuyauterie 79 d'évacuation et une tuyau-

terie 106 de retour d'eau de rinçage comprenant une vanne 105. La tuyauterie 79 est raccordée au réservoir précité 77 d'évacuation par la vanne 80 et la tuyauterie 106

de retour communique avec un réservoir 107 d'eau de rinçage.

Les parties supérieures de la cellule 68 de décontamination, de la cellule 60 d'électrolyse et du réservoir 77 d'évacuation communiquent par les tuyauteries

64, 72 et 82 de gaz usés, avec un conduit 108 de gaz.

Ce dernier conduit est relié par un dispositif 109 de récupération de vapeurs d'acide nitrique, par un réceptacle 113 et par la tuyauterie 59 de gaz usés, à un dispositif de récupération de brouillard. Ce dispositif 110 est relié par la tuyauterie de gaz usés au ventilateur 111 d'air usé. L'expression "dispositif de traitement de gaz uses" 112 désigne le dispositif 109 de récupération de vapeurs d'acide nitrique et le ventilateur 111 de gaz usés. Un réceptacle 113 est placé sous le dispositif 109 de récupération des vapeurs d'acide nitrique. Ce réceptacle 113 et le réservoir 77 d'évacuation sont reliés l'un à l'autre par une tuyauterie 114 de retour de liquide récupéré. Le réceptacle précité a une jauge de niveau 115

destinée à indiquer la quantité de liquide récupéré.

Une vanne 116 est placée à mi-chemin de la longueur de la tuyauterie 114 de retour de liquide récupéré. Lorsque la jauge de niveau 115 détecte l'accumulation de liquide récupéré dans le réceptacle précité 113 audessus d'un certain niveau, l'excès de liquide récupéré est renvoyé vers le réservoir précité 77 d'évacuation. Le conduit de gaz usés a un capteur 117 de concentration destiné à permettre l'observation de la concentration de gaz usés. Le dispositif 113 de traitement de gaz usés comporte

à tous les endroits convenables des capteurs 118 de tempé-

rature destinés à indiquer la température des gaz usés, des manomètres 119 destinés à indiquer la pression des gaz usés et des débitmètres 120 destinés à indiquer le

débit volumique de gaz usés. Le dispositif 110 de récupéra-

tion de brouillard a un premier filtre 121, un second

filtre 122 et une buse de pulvérisation 123. Cette der-

nière est reliée à une tuyauterie 125 de retour de pulvéri-

sation. Une pompe 124 fait circuler le gaz usé dans la tuyauterie 125 de retour et le souffle sous forme d'une pulvérisation par l'intermédiaire de la buse 123, si bien que les gaz usés circulent dans le dispositif 114 de récupération de brouillard. Les gaz usés qui sortent du dispositif 110 de récupération de brouillard s'écoulent dans la tuyauterie 126 de gaz usés et le ventilateur 111 et sont évacués à l'air ambiant par l'intermédiaire

d'une tuyauterie 127 d'évacuation.

Le réservoir précité 107 d'eau de rinçage contient de l'eau de rinçage 128. Ce réservoir 107 et la cellule précitée 68 de décontamination sont reliés l'un à l'autre

par une tuyauterie 129 d'alimentation en eau de rinçage.

Une vanne 130 et une pompe 131 permettant le transfert de l'eau 128 de rinçage du réservoir 107 à la cellule 68 de décontamination sont placéessur la longueur de la tuyauterie 129 d'alimentation en eau de rinçage. Le fond de la cellule 68 de décontamination et le fond du

réservoir 107 d'eau de rinçage sont reliés par la tuyau-

terie 106 de retour d'eau de rinçage. Une vanne 106 est placée sur la longueur de cette tuyauterie 106 de retour. L'eau de rinçage utilisée dans la cellule précitée 68 de décontamination peut donc être renvoyée de cette cellule

68 au réservoir 107 d'eau de rinçage, le cas échéant.

Le réservoir 77 d'évacuation a un thermomètre 132 destiné à mesurer la température de la solution 11 d'électrolyse. On décrit maintenant le procédé de mise en oeuvre du quatrième mode de réalisation de l'invention

lors de la décontamination de déchets métalliques radio-

actifs, ainsi que le fonctionnement de l'appareil.

La solution 11 d'électrolyse (contenant 0,8 mole de Ce(NO3)3 et 2,0 moles de HNO3 par litre par exemple)

circule entre le réservoir 77 et la cellule 60 d'électro-

lyse sous la commande de la pompe 89. Lorsque cette der-

nière est mise en rotation, la solution 11 d'électrolyse qui se trouve dans le réservoir 77 d'évacuation progresse

par la seconde tuyauterie 86 et la tuyauterie 90 d'alimen-

tation en liquide vers la cellule 60 d'électrolyse puis circule dans la tuyauterie 78 de débordement de cette dernière cellule et revient au réservoir 77. Comme la cellule 60 d'électrolyse comporte, sur sa paroi latérale, la tuyauterie 78 de débordement, le niveau de la solution

11 d'électrolyse peut être maintenu constant. En conse-

quence, l'anode 13 et la cathode 14 peuvent restées immer-

gées dans la solution d'électrolyse et toutes les surfaces des deux électrodes 13, 14 peuvent être efficacement utilisées. Comme le filtre est placé sur la longueur

de la tuyauterie 90 d'alimentation en liquide de la cel-

lule d'électrolyse, les matières insolubles contenant les impuretés séparées de la surface de l'objet 12 sont retenues par ce filtre 93. En conséquence, les impuretés séparées

ne peuvent pas progresser jusqu'à la cellule 60 d'élec-

trolyse. En outre, l'accumulation des impuretés dans la solution d'électrolyse peut être réduite. Le filtre 93 qui collecte les impuretés est couvert d'un organe de blindage. Celui-ci est destiné à réduire l'exposition des opérateurs à la radioactivité. La solution 11 d'électrolyse reste à une température élevée constante fixée par le dispositif de chauffage qui dégage de la chaleur et par le capteur 62 de température qui contrôle cette dernière et, simultanément, une tension est appliquée entre les deux électrodes 13, 14. En conséquence, la solution d'électrolyse 11 formée d'une solution aqueuse d'acide nitrique contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents subit les réactions d'oxydation-réduction électrolytiques représentées par les équations précitées (1) à (3), avec transformation 3+

des ions cérium trivalents (Ce) en ions cérium tétra-

valents (Ce4+).

L'objet 12 à décontaminer est alors placé dans la cellule 68 de décontamination et la pompe 97 est mise en rotation afin qu'elle fasse circuler la solution 11 d'électrolyse entre le réservoir 77 d'évacuation et la cellule 68 de décontamination. Lorsque la pompe 97 est commandée, la solution 11 d'électrolyse qui se trouve dans le réservoir 77 de purge s'écoule par la première tuyauterie 84 et la tuyauterie 98 d'alimentation en liquide de la cellule de décontamination jusqu'à cette dernière, puis elle est transmise par la tuyauterie 75 de débordement de la cellule de décontamination et renvoyée vers le réservoir 77. Comme la cellule 68 de décontamination a la tuyauterie 75 de débordement sur sa paroi latérale, le niveau de la solution d'électrolyse 11 reste constant, quelque soit la dimension de l'objet 12. Ainsi, il n'est pas possible que la solution d'électrolyse s'échappe de la cellule 68 de décontamination. Comme le filtre

101 est placé sur la longueur de la tuyauterie 98 d'alimen-

tation en liquide de la cellule de décontamination, les matières insolubles contenant les impuretés séparées à partir de la surface de l'objet 12 sont retenues par ce filtre. L'accumulation des impuretés dans la solution d'électrolyse peut donc être réduite. Le filtre 101 qui collecte les impuretés est recouvert de l'organe 104 de blindage, du fait de sa propre nature. L'organe 104 de blindage contribue donc à la réduction de l'exposition des opérateurs au rayonnnement. Dans la cellule 68 de décontamination, la- solution 11 d'électrolyse reste à

une température constante élevée sous l'action du disposi-

tif de chauffage qui dégage de la chaleur, grâce au capteur qui contr8le la température. En conséquence, dans

la cellule 68 de décontamination, les ions cérium tétrava-

lents formés dans la cellule 60 se transforment en ions

cérium trivalents et, simultanément, la couche superfi-

cielle de la structure métallique de l'objet 12 se dissout

sous l'action du pouvoir oxydant de cette transformation.

Les impuretés de la surface de l'objet 12 sont donc reti-

rees. La réaction au cours de laquelle les ions cérium 4+ tétravalents Ce4+ se transforment en ions cérium trivalents

Ce3+ et simultanément la couche superficielle de la struc-

ture métallique de l'objet 12 se dissout, progresse comme

représenté par l'équation précitée (4).

Comme l'indique la description qui précède,

la dissolution ou décontamination de la surface de l'objet 12 est réalisée tant que la surface de l'objet reste au contact de la solution 11 d'électrolyse. L'appareil de décontamination des déchets métalliques radioactifs selon l'invention peut donc être bien adapté à la complexité

de la forme de l'objet, par rapport à un appareil de décontami-

nation électrolytique qui nécessite la mise de deux élec-

trodes en face des surfaces profilées de l'objet. L'appa-

reil, dans ce mode de réalisation, assure la dissolution de la partie superficielle de l'objet 12 grâce au pouvoir oxydant des ions cérium tétravalents et donne donc la décontamination nécessaire d'une manière rapide. Les ions cérium trivalents qui se forment dans la cellule 68 sont transformés en ions cérium tétravalents dans la cellule 60 d'électrolyse. Cela signifie que la solution

d'électrolyse est régénérée et peut être réutilisée. L'ap-

pareil ne crée donc pas de solution d'électrolyse usée.

Lorsque la décontamination de l'objet est termi-

née, la vanne 80 est fermée et la solution 11 d'électrolyse qui se trouve dans la cellule 68 de décontamination est évacuée par la tuyauterie 79 d'évacuation vers le réservoir 77. Lorsque la solution 11 d'électrolyse placée dans la cellule 68 de décontamination a été totalement évacuée dans le réservoir 77, la vanne 80 est maintenue fermée et la pompe 13 est mise en rotation afin que l'eau de rinçage 128 qui se trouve dans le réservoir 107 soit

transférée par l'intermédiaire de la tuyauterie 128 d'ali-

mentation en eau de rinçage vers la cellule de décontami-

nation, l'eau lavant l'objet décontaminé 12 et en retirant la solution d'électrolyse qui peut y adhérer, et retirant aussi la solution qui adhère à la paroi interne de la cellule 68. La vanne 35 restant ouverte, l'eau de rinçage utilisée dans la cellule 68 de décontamination est alors renvoyée par la tuyauterie 106 de retour d'eau de rinçage vers le réservoir 1-07. Lorsque le rinçage est terminé,

le couvercle 71 est retiré de la cellule 68 de décontamina-

tion et l'objet 12 est retire.

Au cours du fonctionnement décrit précédemment, la cellule 60 d'électrolyse est maintenue fermée par le couvercle 63, la cellule 68 de décontamination est maintenue fermée par le couvercle 71, et le réservoir d'évacuation 77 est maintenu fermé par le couvercle 81, le dispositif 112 de traitement des gaz usés restant en condition de fonctionnement. En conséquence, l'intérieur de la cellule 60, de la cellule 68 et du réservoir 77 reste en légère dépression. Les vapeurs d'acide nitrique et le brouillard dégagés dans les cellules 60 et 68 et dans le réservoir 77 sont décontaminés par le dispositif 109

de récupération des vapeurs d'acide nitrique et le disposi-

tif 110 de récupération du brouillard, appartenant tous deux au dispositif 112 de traitement des gaz usés, et les gaz sont alors dégagés à l'air ambiant par le ventilateur 111. Lors du fonctionnement de l'appareil, les vapeurs d'acide nitrique et le brouillard de la solution radioactive d'électrolyse ne peuvent pas fuir hors de l'appareil et la sécurité des opérateurs est conservée car la cellule reste fermée par le couvercle 63, la cellule 68 reste fermée par le couvercle 71 et le réservoir 77 reste fermé par le couvercle 81, et le dispositif 112 de traitement des gaz usés fonctionne en permanence. Ce n'est que le couvercle 71 de la cellule 68 de décontamination qui est ouvert au cours du fonctionnement. Ce couvercle 71 de la cellule 68 est ouvert comme décrit précédemment uniquement lorsque l'objet 12 est retiré de la cellule de décontamination, après que cet objet 12 et la paroi interne de la cellule 68 ont été rincés. La sécurité du fonctionnement est donc conservée car- il n'est pas possible que les opérateurs soient exposés à l'acide

nitrique ou à la solution radioactive d'électrolyse.

On considère maintenant un exemple d'application

de l'appareil du quatrième mode de réalisation de l'inven-

tion au traitement d'un objet.

Une tuyauterie d'acier inoxydable NFZ6CN18.09 de 1 x 4,2 m a été immergée comme objet 12 dans la cellule 68 4+ de décontamination. La concentration des ions Ce, dans la

solution 11 d'électrolyse, était de 0,4 mole par litre.

Lorsque la décontamination a été suivie pendant une heure, on a obtenu les résultats du tableau II. Ce tableau indique les résultats de la décontamination réalisée à diverses

températures. Il faut noter qu'aucune décontamination ef-

ficace n'a été observée lorsque la température de la

solution d'électrolyse était de 30 C, et que la décontamina-

tion était efficace, jusqu'à la valeur ambiante, lorsque la température était de 80 C. L'épaisseur d'abrasion représente la quantité de décontamination calculée d'après la perte en poids, l'intensité du rayonnement a représente la quantité de contamination superficielle de l'objet, et la vitesse de décontamination représente la quantité de contamination superficielle de l'objet supprimée par seconde.

TABLEAU II

Décontamination de tubes d'acier inoxydable Tempéra- Epaisseur Intensité des rayons a Vitesse de

ture d'abrasion Avant décon- prs décontami-

Avan déon-Après décon- nto ( C) (m) tamination tamination nation

( ,C) (Pm) (nbres).

2 635 000 354 000 78,1

50 10 647 000 168 000 133

45 626 000 249 000 178

Note: niveau ambiant 250.

Les résultats donnés par le quatrième mode

de réalisation de l'invention sont les suivants.

(1) L'appareil assure une décontamination effi-

cace d'un objet donné par maintien de sa surface au contact de la solution d'électrolyse, et il donne donc de très bonnes propriétés d'adaptation à la complexité de la

forme de l'objet.

(2) La décontamination s'effectue à grande vitesse car la surface de l'objet se dissout sous l'action

du pouvoir oxydant existant lorsque les ions cérium tétra-

valents sont transformés en ions cérium trivalents.

(3) Comme la cellule d'électrolyse a une tuyau-

terie de débordement sur son côté, le niveau de solution d'électolyse reste constant et la totalité des surfaces

des électrodes est efficacement utilisée.

(4) Comme la cellule de décontamination a une tuyauterie de débordement sur son côté, le niveau de solution d'électrolyse reste constant quelle que soit la dimension de l'objet, et il n'est pas possible que

la solution d'électrolyse déborde de la cellule de décon-

tamination. (5) Comme le filtre disposé dans la tuyauterie

d'alimentation en liquide allant de la tuyauterie d'évacua-

tion à la cellule d'électrolyse est couvert d'un organe de blindage, la cellule d'électrolyse ne peut pas admettre des impuretés et la solution d'électrolyse n'accumule pas les impuretés, l'exposition des opérateurs au rayonnement

étant réduite.

(6) Comme la cellule d'électrolyse, la cellule de décontamination et le réservoir d'évacuation restent fermés par des couvercles respectifs et comme le dispositif de traitement de gaz uses fonctionne constamment au cours

d'une opération, les vapeurs d'acide nitrique et le brouil-

lard radioactif de la solution d'électrolyse ne peuvent pas fuir de l'appareil, la sécurité des opérateurs pouvant

être conservée.

(7) Comme le couvercle de la cellule de déconta-

mination est retiré et comme l'objet est extrait de la cellule de décontamination uniquement lorsque l'objet et la paroi interne de la cellule ont été rinçés, les opérateurs de l'appareil ne peuvent pas être exposés à la solution radioactive d'électrolyse ou à l'acide

nitrique et sont donc en sécurité.

On considère maintenant, en référence à la

figure 13, un cinquième mode de réalisation de l'invention.

Sur la figure 13, la référence 134 désigne une cellule de décontamination destinée à séparer un métal. Cette cellule 134 contient la solution 11 d'électrolyse formée d'une solution aqueuse d'acide nitrique contenant des

ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents.

Une anode 136 de précipitation d'un métal, formée d'un métal inactif, et une cathode 137 de précipitation d'un métal, formée d'un matériau métallique ayant une surtension d'hydrogène de grande valeur absoiue, sont immergées,

l'une en face de l'autre, dans cette solution 11 d'électro-

lyse. La tension positive est appliquée à l'anode 136 et la tension négative à la cathode 137. La cellule 134 de décontamination et de séparation de métal est utilisée simultanément pour la dissolution de la surface des déchets métalliques radioactifs ou de l'objet 12: à décontaminer et pour l'extraction de la substance radioactive de la

suface de l'objet. L'objet 12 reste immergé dans la solu-

tion 11 d'électrolyse.

La référence 135 de la figure 13 désigne une cellule de régénération de cérium. Cette cellule 135 contient la même solution d'électrolyse 11 que celle qui est contenue dans la cellule 134 de décontamination, c'est-àdire une solution aqueuse d'acide nitrique contenant

des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents.

Une anode 13 de régénération de cérium, à laquelle est appliquée une tension positive, et une cathode 14 de régénération de cérium, à laquelle est appliquée une tension négative, sont immergées l'une en face de l'autre dans la solution 11 d'électrolyse. La cellule 135 de régénération de cérium et la cellule 134 de décontamination sont reliées l'une à l'autre par des tuyauteries 138, 139 de circulation. Une pompe 140 est montée dans la tuyauterie 139 de circulation. La solution 11 d'électrolyse circule donc entre la cellule 134 de décontamination

et la cellule 135 de régénération de cérium.

On considère maintenant le fonctionnement de

l'appareil selon ce cinquième mode de réalisation.

Dans la cellule 135 de régénération de cérium, la solution 11 d'électrolyse formée d'une solution aqueuse d'acide nitrique contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents provoque la transformation des ions trivalents Ce3+ en ions tétravalents Ce4+ sous l'action des réactions d'oxydation-réduction électrolytiques représentées par les équations précitées -(1) à (3). La solution 11 d'électrolyse dans laquelle la concentration

des ions cérium tétravalents Ce4+ a été accrue, est trans-

férée par la tuyauterie 138 de circulation à la cellule 134 de décontamination et de séparation de métal. Dans la cellule 134, les ions tétravalents formés dans la cellule 135 de régénération sont transformés en ions

cérium trivalents et, simultanément, la couche superfi-

cielle de la structure métallique de l'objet 12 se dissout et l'impureté radioactive de la surface de l'objet 12 est ensuite retirée par le pouvoir oxydant de la réaction précitée de transformation. La réaction au cours de laquelle les ions cérium tétravalents Ce4+ se transforment en ions cérium trivalents Ce3+ et simultanément la couche superficielle de la structure métallique de l'objet 12 se dissout correspond à l'équation (4) de la réaction précitée. % environ de la radioactivité qui migrent dans la solution d'électrolyse à la suite de la dissolution de la couche superficielle de la structure métallique de l'objet 12 sont présents dans les matières insolubles O10 et en conséquence peuvent être facilement séparés de

la solution 11 d'électrolyse par un filtre par exemple.

Les 10 % environ restants de la radioactivité sont présents sous forme d'ions métalliques dissous dans la solution 11. Dans l'appareil classique de décontamination, ces ions métalliques radioactifs s'accumulent dans la solution

11, avec les ions métalliques qui sont dépourvus de radio-

activité. Cependant, dans l'appareil de la figure 13, la réaction d'électrolyse provoquée -par la tension appliquée entre l'anode 136 et la cathode 137, provoque le dépôt des ions métalliques de la solution 1l sous forme d'un

précipité 141 à la surface de la cathode 137. En consé-

quence, la séparation de ce précipité 141 permet la réduc-

tion de l'accumulation de la radioactivité et des ions métalliques dans la solution 11. Même lorsque les ions métalliques se déposent sous forme du précipité 141 à la surface de la cathode 137 et se séparent en conséquence facilement de la solution 11 d'électrolyse, l'accumulation de ces ions métalliques dans la solution ne peut pas être réduite lorsque les ions métalliques se dissolvent au niveau de l'anode 136. Il est donc impératif que l'anode 136 soit formée d'un métal inactif, c'est-à-dire qui ne se dissout pas par électrolyse anodique. Des exemples de métal inactif sont le titane, le platine, le titane revêtu de platine, et un métal autre que le titane, revêtu de platine. Dans le mode de réalisation considéré, comme l'anode 136 est formée d'un métal inactif, aucun ion métallique ne se dissout à l'anode 136. Contrairement à l'appareil mettant en oeuvre une électrode de carbone, l'appareil, dans ce mode de réalisation, ne provoque

pas une dissolution complète du constituant de l'électrode.

* La réaction de précipitation des métaux et la réaction de formation d'hydrogène entrent en concurrence à la surface de la cathode 137. Lorsque cette dernière est formée d'un matériau métallique tel que le platine, le fer ou le nickel qui a une surtension d'hydrogène de faible valeur, la proportion du courant électrique qui

est utilisée pour la formation d'hydrogène est plus impor-

tante que celle qui est utilisée pour la précipitation

du métal, et le rendement en courant concernant la précipi-

tation des métaux se dégrade. Il est donc impératif que la cathode 137 soit formée d'un matériau métallique qui

ne peut pas favoriser la formation de l'hydrogène, c'est-à-

dire d'un matériau métallique ayant une surtension d'hydro-

gène de valeur élevée. Les matériaux métalliques, dans l'ordre croissant de leur surtension d'hydrogène, sont le noir de platine, le rhodium, l'or, le tungstène, le platine lisse, le nickel, le molybdène, le fer, l'argent, l'aluminium, le beryllium, le niobium, le tantale, le

cuivre, le graphite, le bismuth, le plomb, l'étain, l'in-

dium, le thalium, le mercure et le cadmium. Une augmenta-

tion du rendement en courant concernant la précipitation des métaux par rapport à celui qui est obtenu à l'aide

d'acier inoxydable ou d'acier ordinaire, comme dans l'appa-

reil classique, nécessite que la cathode 137 soit formée d'un matériau métallique dont la valeur absolue de la surtension d'hydrogène est supérieure à la valeur absolue

de la surtension d'hydrogène du fer.

Le tableau III permet la comparaison des résultats

obtenus pour la détermination du rendement en courant con-

cernant la précipitation des métaux, dans l'appareil du

cinquième mode de réalisation et dans l'appareil classique.

On a utilisé, comme solution d'électrolyse,

une solution obtenue par des réactions précitées d'oxyda-

tion-réduction électrolytiques d'une solution aqueuse ayant

2565OZ1

une concentration de Ce(N03)3 de 0,8 mole par litre et une concentration de HN03 de 2 moles par litre, provoquant la formation d'ions cérium tétravalents Ce4+ et assurant la dissolution de 100 g d'acier inoxydable par litre. La température de la solution d'électrolyse a été fixée à 80 C. La cathode de l'appareil de ce mode de réalisation a été formée de plomb et celle de l'appareil classique d'acier inoxydable. L'anode de ces deux appareils était formée de titane revêtu de platine. Le rendement en courant concernant la précipitation des métaux a été déterminé d'après la quantité d'acier inoxydable dissout sous forme

de fer Fe, d'après la formule suivante:-

Rendement en courant = (poids de Fe précipité)/ (poids de Fe calculé dans l'hypothèse o tout le courant est consommé par la précipitation de Fe, selon la loi de Faraday) = (poids de fer récupéré)/ (MxIx(60xt)/(ZxF)) M étant la masse moléculaire de Fe soit 56 (-) I étant l'intensité du courant électrique, 2 (A)

t étant le temps déterminé en réalité4de circula-

tion du courant (min) Z étant la valence 2 (-)

F étant la constante de Faraday, soit 96500 (C/mole).

TABLEAU III

Matériau de la cathode Rendement en courant concernant la précipitation des métaux (%) Plomb (mode de réalisation 80 de l'invention) Acier inoxydable (classique) 40 Il faut noter sur le tableau III que l'appareil, dans ce mode de réalisation, a un rendement- en courant concernant la précipitation des métaux à peu près égal au double de celui de l'appareil classique. Ceci est dû au fait que la cathode formée d'un matériau métallique ayant une surtension élevée d'hydrogène rend difficile la formation d'hydrogène et augmente la proportion de courant électrique consommée pour la précipitation des métaux par rapport à la quantité consommée pour la) forma-

tion d'hydrogène.

Comme la cathode 137 est formée d'un matériau métallique ayant une surtension élevée d'hydrogène, la

proportion de courant électrique consommée pour la précipi-

tation des métaux devient supérieure à celle qui est

consommée pour la formation d'hydrogène, et les consti-

tuants métalliques dissous dans la solution d'électrolyse peuvent donc être séparés avec un rendement accru. En

conséquence, les ions métalliques formés par la radio-

activité, qui sont dissous et ne sont pas séparés par un filtre, peuvent se déposer sur la cathode et être donc séparés efficacement. Ainsi, la radioactivité dissoute dans la

solution d'électrolyse ne peut pas augmenter.

Comme le précipité adhère à la cathode 137

d'une manière peu intense, il peut être facilement séparé.

Le précipité 141 séparé de la cathode 137 est évacué comme déchet radioactif. Ensuite, l'appareil selon ce cinquième mode de réalisation de l'invention et l'appareil classique qui nécessite l'évacuation d'une solution d'électrolyse usée comme déchet, sont comparés dans le domaine de la quantité de déchets secondaires produits à la suite de la décontamination. La quantité est indiquée par la quantité

d'ions métalliques Fe3 contenue dans la solution d'élec-

trolyse. La quantité des déchets secondaires, c'est-à-dire la solution d'électrolyse contenant 1 kg de Fe3, est considérée plus précisément. Contrairement à l'appareil du cinquième mode de réalisation, les déchets secondaires constituent le précipité séparé de Fe. Comme le cérium est coûteux, la solution d'électrolyse prête à être évacuée peut subir un traitement supplémentaire de séparation du cérium. Même dans ce cas, la solution d'électrolyse contient NO3- en quantité au moins équivalente à la quantité de Fe3+ et doit donc être neutralisée avant d'être-déchargée d'une manière sûre. Cette neutralisation s'effectue d'après les réactions suivantes: Fe3 + 3(OH) Fe(OH)3 3NO3- + 3Na * 3NaNO3 Lorsque la solution d'électrolyse usée ainsi neutralisée et contenant en conséquence Fe(OH)3 et NaNO3 est concentrée et séchée, Fe(OH)3 se transforme en poudre de Fe203 comprenant l'eau de cristallisation et NaNO3 se transforme en poudre cristalline NaNO3. La quantité de poudre Fe203, indépendamment de l'eau de cristallisation, et la quantité de poudre de NaNO3, pour un 1 kg de Fe, sont

comme indiqué dans la suite.

Quantité de poudre de Fe203 produite = 1 kg x (masse.moléculaire de Fe203) / 2 x (masse moléculaire de Fe) = 160/2 x 56 = 1,4 kg Quantité de poudre de NaNO3 produite = 1 kgx(masse moléculaire de NaNO3)x3/ (masse moléculaire de Fe) = 85 x 3/56 = 4,6kg Le tableau IV permet la comparaison des résultats du calcul de la quantité de déchets secondaires, sur

la base de 1 kg de fer, produit dans l'appareil du cin-

quième mode de réalisation de l'invention et dans l'appa-

reil classique nécessitant l'évacuation de -la solution

usée d'électrolyse.

TABLEAU IV

Appareil selon le Appareil classique occasion-

cinquième mode de nant la décharge de solution réalisation d'électrolyse usée déchets Fe seul, 1 kg poudre de Fe203 1,4 kg secondaires secondaires. poudre de NaN03 4,6 kg total 1 kg 6 kg Le tableau IV indique que, lorsqu'un kilogramme du métal de l'objet se dissout, la quantité de déchets

2-565021

secondaires produits est égale à 1 kg dans le cas du cinquième mode de réalisation de l'invention et à 6 kg dans le cas de l'appareil classique qui implique l'évacuation d'une solution usée d'électrolyse. Cela signifie que ce mode de réalisation de l'invention réduit la quantité

des déchets secondaires produits à la suite de la déconta-

mination au sixième environ de la quantité produite par l'appareil classique qui implique l'évacuation de la

solution usée d'électrolyse.

Manifestement, le cinquième mode de réalisation de l'invention permet une séparation des ions métalliques

de la solution d'électrolyse sous forme de métal et l'éva-

cuation du métal séparé comme seul déchet radioactif.

Ainsi, il permet une réduction très importante de la quantité de déchets secondaires par rapport à une opération dans laquelle les déchets sont formés par la solution

usée d'électrolyse.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre

d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'inven-

tion.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Appareil de décontamination d'un objet métal-

lique contaminé par un rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule d'électrolyse (10) contenant une solution d'électrolyse (11) formée d'une solution aqueuse de nitrate de cérium contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents, une anode

(13) et une cathode (14) immergées dans la solution d'élec-

trolyse, une alimentation en courant continu (19) destinée à appliquer une tension entre l'anode et la cathode, l'objet métallique contaminé par le rayonnement (12)

étant immergé dans la solution d'électrolyse, une tuyau-

terie de circulation (20) placée le long de la paroi

latérale et de la partie inférieure de la cellule d'élec-

trolyse (10) et destinée à faire circuler la solution d'électrolyse contenue dans la cellule, un filtre (21)

et une pompe de circulation (22) placés dans. la tuyau-

terie de circulation, une tuyauterie (23) de gaz usés reliée à l'espace libre formé à la partie supérieure de la cellule d'électrolyse, un condenseur (24) connecté à la tuyauterie de gaz usés, une tuyauterie de retour (25) reliée au condenseur et à la cellule d'électrolyse,

une tuyauterie (26) de sortie de gaz destinée à trans-

mettre les gaz usés provenant du condenseur, et un appa-

reil de retrait de brouillard (27) et un ventilateur (28) de gaz usés reliés à la tuyauterie de sortie de gaz et destinés à la récupération des vapeurs d'eau et d'acide

nitrique et du brouillard.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé

en ce que la cellule d'électrolyse (10) comporte un dis-

positif (29) de chauffage de la solution d'électrolyse.

3. Appareil de décontamination d'un objet métal-

lique contaminé par un rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule d'électrolyse (30) contenant une solution d'électrolyse formée d'une solution aqueuse de nitrate de cérium contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents, une anode (13) et une

2565Q21

cathode (14) immergées dans la solution d'électrolyse et connectées à une alimentation en courant continu (19), une canalisation de débordement (31) connectée au côté

de la cellule d'électrolyse, une cellule (32) de déconta-

mination connectée à la canalisation de débordement, une partie de la solution d'électrolyse circulant dans la canalisation de débordement (31) rejoignant la cellule de décontamination, l'objet métallique contaminé par le rayonnement (12) étant immergé dans ladite partie de solution d'électrolyse, une tuyauterie de circulation (33) placée le long de la paroi latérale et de la face inférieure de la cellule de décontamination, un filtre (35) et une pompe de circulation (34) incorporés à la tuyauterie de circulation, une tuyauterie de retour (36) destinée à renvoyer la solution d'électrolyse de la cellule de décontamination à la cellule d'électrolyse, un filtre (38) et une pompe d'alimentation (37) incorporés à la tuyauterie de retour, une tuyauterie (39) de gaz usés reliée aux espaces libres des parties supérieures de

la cellule d'électrolyse et de la cellule de décontamina-

tion, un condenseur (24) relié à la tuyauterie de gaz usés, une tuyauterie de retour (25) connectée au condenseur ou à la cellule d'électrolyse, une tuyauterie de sortie

(26) destinée à évacuer les gaz usés provenant du conden-

seur, et un appareil de suppression de brouillard (27) et un ventilateur de gaz usés (28) connectés à la tuyauterie

de sortie de gaz et destinés à la récupération du brouil-

lard et des vapeurs d'eau et d'acide nitrique.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cellule d'électrolyse comporte un dispositif

(29) de chauffage de la solution d'élctrolyse.

5. Appareil de décontamination d'un objet métal-

lique contaminé par un rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule d'électrolyse (30) contenant une solution d'électrolyse formée par une solution aqueuse de nitrate de cérium contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents, une anode (13) et une cathode (14) inmmergées dans la solution d'électrolyse placée dans la cellule d'électrolyse et reliées à une alimentation en courant continu (19), une tuyauterie

d'alimentation (58) connectée au côté de la cellule d'élec-

trolyse, une cellule de décontamination (40) reliée à la tuyauterie d'alimentation par l'intermédiaire d'une pompe (47) de liquide, l'objet métallique contaminé par

le rayonnement (12) étant placé dans la cellule de déconta-

mination, une canalisation d'évacuation (44) reliée à la partie inférieure de la cellule de décontamination et à la cellule d'électrolyse, un filtre (45) et une pompe de circulation (46) incorporés à la canalisation d'évacuation, une tuyauterie (39) de gaz usés reliée aux espaces libres des parties supérieures de la cellule d'électrolyse et de la cellule de décontamination, un condenseur (24) relié à la tuyauterie de gaz usés, une tuyauterie de retour (25) reliée au condenseur et à la cellule d'électrolyse, une tuyauterie de sortie de gaz (26) destinée à transmettre les gaz usés provenant du condenseur, et un appareil d'extraction de brouillard (27) et un ventilateur de gaz usés (28) reliés à la sortie de gaz et destinés à la récupération du brouillard et

des vapeurs d'eau et d'acide nitrique.

6. Appareil selon la revendication 3, caracté-

risé en ce que la cellule d'électrolyse a un dispositif

(29) de chauffage de la solution d'électrolyse.

7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une tuyauterie en dérivation (42) placée en aval de la tuyauterie d'alimentation (58), l'extrémité antérieure de la tuyauterie en dérivation (42) et l'extrémité antérieure de la tuyauterie d'alimentation (58) étant raccordées à des buses (48) ou des tuyauteries

annulaires (50) placées dans la cellule de décontamination.

8. Appareil selon la revendication 7, caracté-

risé en ce que les tuyauteries annulaires (50) sont dispo-

sées en gradins à l'intérieur de la cellule de décontamina-

tion, et des buses inclinées (48) sont raccordées aux

tuyauteries annulaires.

9. Appareil selon la revendication 5, caracté-

risé en ce qu'une plaque perforée (54) ayant un trou qui débouche en son centre est placée dans la partie inférieure de l'intérieur de la cellule de décontamination dans laquelle elle est retenue par un support.

10. Appareil de décontamination d'un objet métallique contaminé par un rayonnement, caractérisé

en ce qu'il comprend une cellule d'électrolyse (60) conte-

nant une solution d'électrolyse formée d'une solution aqueuse de nitrate de cérium contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents, et ayant une anode (13) et une cathode (14) immergées dans la solution d'électrolyse, un réservoir d'évacuation (77) relié à la cellule d'électrolyse par une tuyauterie de débordement (78), une première tuyauterie (95) reliée par une vanne au réservoir d'évacuation, une tuyauterie

d'alimentation (74) destinée à la cellule de décontami-

nation et raccordée à la première tuyauterie (84) par une pompe (97), la cellule de décontamination étant reliée à la tuyauterie d'alimentation par une tuyauterie de liquide, l'objet méallique contaminé par le rayonnement

(12) étant placé à l'intérieur de la cellule de déconta-

mination, un réservoir d'eau de rinçage (107) relié par une tuyauterie (106) de retour d'eau de rinçage à la partie inférieure de la cellule de décontamination, une canalisation (129) reliée par une pompe (131) à la partie inférieure du réservoir (107) d'eau de rinçage et par une seconde tuyauterie au réservoir d'évacuation, une

tuyauterie de liquide reliée par une tuyauterie d'alimenta-

tion de la cellule d'électrolyse à la pompe et à la cellule d'électrolyse, des tuyauteries de gaz usés (64, 72, 82) reliées chacune à l'espace vide de la partie supérieure

de la cellule d'électrolyse, de la cellule de décontamina-

tion ou du réservoir d'évacuation, un conduit de gaz usés (108) destiné à transmettre collectivement les gaz usés des tuyauteries de gaz usés, un dispositif (109) de récupération des vapeurs d'acide nitrique, relié au

conduit de gaz usés, un réceptacle (113) relié au dispo-

sitif de récupération des vapeurs d'acide nitrique, un dispositif (110) de récupération d'un brouillard, relié par une tuyauterie de gaz usés à l'espace libre de la partie supérieure du réceptacle, un ventilateur de gaz

usés (111) relié par une tuyauterie de gaz usés au dispo-

sitif de récupération d'un brouillard, et une tuyauterie

(114) de retour de récupération reliée à la partie infé-

rieure du réceptacle et au réservoir d'évacuation.

11. Appareil selon la revendication 10, caracté-

risé en ce qu'il comprend un filtre (93) placé entre la tuyauterie d'alimentation de la cellule d'électrolyse et la tuyauterie de liquide, et le filtre est entouré

d'un organe (95) de blindage contre le rayonnement.

12. Appareil selon la revendication 10, caracté-

risé en ce qu'il comprend un filtre (101) placé entre

la tuyauterie d'alimentation de la cellule de décontamina-

tion et la tuyauterie de liquide, et le filtre est entouré

par un organe de blindage contre le rayonnement (104).

13. Appareil selon la revendication 10, caracté-

risé en ce que la cellule d'électrolyse et la cellule de décontamination ont chacune un dispositif (61, 69) de

chauffage de la solution d'électrolyse.

14. Appareil selon la revendication 10, caracté-

risé en ce qu'il comporte une tuyauterie de retour (125) destinée à assurer la pulvérisation et reliée par une tuyauterie au dispositif de récupération de brouillard (110), et une buse de pulvérisation est connectée à la tuyauterie de retour afin -qu'elle assure la pulvérisation

-30 d'un second filtre placé dans le dispositif de récupération.

15. Appareil selon l'une des revendications

11 et 13, caractérisé en ce qu'il comprend des manomètres (94, 95') disposés dans les canalisations en amont et

en aval du filtre.

16. Appareil de décontamination d'un objet métallique contaminé par un rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule de décontamination (134) contenant une solution d'électrolyse formée de nitrate de cérium et contenant des ions cérium trivalents et des ions cérium tétravalents, une anode (136), une cathode (137), et un objet méallique contaminé par le rayonnement (12) immergé dans la solution d'électrolyse contenue par la cellule de décontamination, une tuyauterie de circulation (139) ayant une pompe de circulation (140) et reliée à la cellule de décontamination, une cellule (135) de régénération de cérium reliée à la tuyauterie de circulation, et une anode (13) et une cathode (14) immergées dans la solution d'électrolyse qui circule

de la cellule de décontamination à la cellule de régéné-

ration.

17. Appareil selon la revendication 16, caracté-

risé en ce que l'anode (136) de la cellule de décontamina-

tion est formée d'un métal inactif, et la cathode (137) est formée d'un métal ayant une surtension d'hydrogène dont la valeur absolue est supérieure à la valeur absolue

de la surtension d'hydrogène du fer.