FR2749430A1 - Simulateur d'environnement souterrain - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un simulateur d'environnement souterrain qui simule des espaces utilisés pour le rejet de déchets radioactifs ou analogues et comporte une boîte hermétique (1), dans laquelle la concentration en dioxyde de carbone gazeux peut être ajustée à un niveau optionnel, et l'atmosphère à l'intérieur de la boîte peut être maintenue de manière uniforme et stable. Dans le simulateur, des moyens d'alimentation en dioxyde de carbone gazeux alimentent du dioxyde de carbone gazeux (26) dans un gaz circulant qui commande l'atmosphère de la boîte hermétique, et la concentration en dioxyde de carbone gazeux dans le gaz circulant est mesurée et ajustée à un niveau prédéterminé alors que de l'oxygène est enlevé du gaz circulant dans un réacteur oxhydrique (34). En conséquence, la concentration en dioxyde de carbone gazeux peut être commandée dans une faible plage de concentrations, et divers environnements souterrains peuvent être simulés de manière précise.

Description

-1 La présente invention concerne un simulateur d'environnement souterrain

qui simule des espaces d'environnement souterrain utilisés pour le rejet de déchets radioactifs ou analogue. De manière plus particulière, la présente invention concerne un simulateur d'environnement souterrain ayant une boite dont l'atmosphère peut être commandée, et pratiquement exempte de stagnation de l'écoulement gazeux à

l'intérieur de la boîte.

Récemment, diverses études ont été menées concernant le rejet des déchets fortement radioactifs dérivés du cycle de combustion nucléaire. Dans de telles études, il existe une demande croissante d'actualiser, de manière simulée, un environnement souterrain (ayant une faible concentration en oxygène et en option une faible concentration en dioxyde de carbone gazeux) & une profondeur de quelques centaines de mètres ou plus o de tels déchets ont été jetés, et de réaliser des

expériences dans un tel environnement.

De telles expériences sont menées en utilisant une boîte hermétique, dont l'atmosphère intérieure peut être isolée des alentours. Lorsqu'un matériau radioactif est traité dans la boîte, l'intérieur de la boite est toujours maintenu sous une pression négative afin d'empêcher une fuite vers l'extérieur du matériau radioactif. Pour commander l'atmosphère à l'intérieur de la boîte, un tuyau d'entrée et un tuyau d'évacuation sont agencés sur une paroi extérieure de la boîte, une unité de commande des gaz est connectée à de tels tuyaux d'admission et d'échappement, et ainsi un simulateur

d'environnement souterrain est construit.

Jusqu'à maintenant, dans une telle installation expérimentale, le vide est obtenu en mettant à l'échappement les gaz situés à l'intérieur de la boîte hermétique 51, ou la majeure partie de l'oxygène et du dioxyde de carbone gazeux est enlevée en envoyant un gaz inerte tel que de l'azote à partir d'une unité d'alimentation en gaz inerte 52 après que l'intérieur de la boîte ait été purgé avec de l'azote à pression ordinaire, comme représenté sur la figure 3. Par la suite, alors que le gaz inerte envoyé à l'intérieur de la boîte hermétique 51 est mis en circulation avec l'oxygène et le dioxyde de carbone gazeux restant, l'oxygène restant est enlevé par l'intermédiaire d'une unité de

désoxygénation 53 agencée dans le trajet de circulation.

De plus, l'humidité et le dioxyde de carbone gazeux restant sont enlevés par l'intermédiaire d'une unité d'adsorption d'eau 54 et d'une unité d'adsorption du dioxyde de carbone gazeux 55 qui sont reliées en parallèle. En résultat, on obtient un environnement souterrain existant au niveau d'un emplacement extrêmement profond, ayant des concentrations extrêmement faibles en oxygène et en dioxyde de carbone gazeux (on se reportera à la publication de brevet japonais non- examiné

N 1 207 748).

Des environnements souterrains réels cependant, diffèrent au niveau concentration en dioxyde de carbone gazeux en fonction de la profondeur et des caractéristiques géologiques, alors que les concentrations en oxygène sont de manière similaire extrêmement faibles sans être affectées par la température. Lorsque des environnements souterrains réels qui diffèrent en concentration gazeuse comme ci-dessus doivent être simulées plus étroitement, l'enlèvement continu décrit ci-dessus de l'oxygène et du dioxyde de

carbone gazeux, par mise en circulation, est insuffisant.

En particulier, la concentration en dioxyde de carbone gazeux est un facteur influençant de manière forte, les résultats expérimentaux des déchets radioactifs, même avec des variations seulement légères de celle-ci, et des expériences très précises nécessitent une simulation des environnement souterrains avec une concentration en

dioxyde de carbone gazeux commandée ou variée.

De plus, aussi dans la boîte hermétique, l'atmosphère doit être commandée de manière uniforme et stable pour maintenir une composition gazeuse prédéterminée. Cependant, un simple réglage des positions de liaison du tuyau d'admission de gaz et du tuyau d'échappement par rapport à la paroi extérieure de la boîte hermétique peut rarement aboutir à des répartitions uniformes des gaz circulant dans la boite à travers ces tuyaux. Par exemple, un gaz spécifique peut être réparti

de manière irrégulière aux parties de coin de la boîte.

Plus particulièrement, une telle boîte hermétique est munie d'ouvertures pour les gants nécessaires pour les opérations expérimentales, d'une fenêtre de surveillance, de connecteurs pour connecter un équipement extérieur de mesure, et d'autres, et ces parties ont des zones d'étanchéité pour empêcher la pénétration de l'air extérieur. Bien que de telles zones d'étanchéité comportent des matériaux d'étanchéité tels que du caoutchouc naturel, du néobutylène, du Téflon, du caoutchouc chloré et du caoutchouc butyle, l'oxygène dans l'air peut pénétrer dans de tels matériaux d'étanchéité et pénétrer à l'intérieur de la boîte. De plus, puisque l'intérieur de la boîte utilisée pour le traitement de matériaux radioactifs est mis sous une pression négative, l'air extérieur peut fuir à l'intérieur de la botte ú travers les zones d'étanchéité lorsqu'une détérioration survient au niveau de celles-ci. En résultat d'une fuite et d'une pénétration d'oxygène ou analogue par une telle perméation, les concentrations gazeuses deviennent facilement irrégulières dans des positions proches des parois intérieures de la boîte. De plus, lorsqu'une excavation ou un tourbillonnement survient dans l'écoulement gazeux à l'intérieur de la boîte, l'atmosphère intérieure peut rarement être commandée pour maintenir une composition prédéterminée pendant une opération, et une longue période de temps est nécessaire pour que le démarrage de l'opération aboutisse à une

atmosphère intérieure prédéterminée.

En conséquence, le but de la présente invention consiste à fournir un simulateur d'environnement souterrain ayant une boîte hermétique dans laquelle la concentration en dioxyde de carbone gazeux peut être ajustée à un niveau optionnel, et l'atmosphère peut être maintenue de manière stable dans des conditions uniformes. Dans le but d'atteindre l'objectif décrit ci-dessus, le simulateur d'environnement souterrain selon la présente invention comporte: une boîte hermétique, dont l'atmosphère intérieur est isolée des alentours et commandée à l'aide d'un gaz circulant, une unité d'alimentation de gaz inerte qui envoie du gaz inerte à l'intérieur dudit gaz circulant, des moyens de mesure de la concentration pour mesurer la concentration de chaque constituant gazeux dans ledit gaz circulant,25 un réacteur oxhydrique ayant un catalyseur de métal noble, dans lequel de l'hydrogène envoyé en réponse à la concentration en oxygène dans les gaz circulants est mis à réagir avec l'oxygène, et des moyens d'alimentation en dioxyde de carbone gazeux qui envoient du dioxyde de carbone gazeux dans ledit gaz circulant de manière à aboutir à une concentration prédéterminée en dioxyde de carbone gazeux

dans ledit gaz circulant.

Conformément à la construction décrite ci-dessus, alors que le réacteur oxhydrique enlève B l'oxygène de la composition du gaz circulant, la concentration en dioxyde de carbone gazeux dans le gaz circulant peut être mesurée, et ajustée à un niveau prédéterminé par alimentation de dioxyde de carbone gazeux à l'intérieur du gaz circulant. La concentration en dioxyde de carbone gazeux peut donc être commandée dans une petite plage de concentrations, et divers environnements souterrains peuvent être simulés de manière précise en faisant varier la concentration en

dioxyde de carbone gazeux à un niveau optionnel.

De préférence, la boîte hermétique est prismatique et est munie de moyens d'alimentation en gaz au niveau d'une partie inférieure de la structure prismatique et de moyens d'échappement de gaz au niveau d'une partie supérieure de la structure prismatique, les moyens d'alimentation en gaz étant constitués de manière à produire un écoulement de gaz vers le haut le long des surfaces intérieures d'au moins deux parois verticales de la boîte. Ci-après, le terme "prismatique indique "plutôt carré" ou "angulaire", et des exemples typiques de corps tridimensionnels "prismatiques" incluent ceux comportant six panneaux c'est-à-dire un panneau inférieur, un panneau supérieur, un panneau avant, un

panneau arrière, un panneau gauche et un panneau droit.

De tels corps tridimensionnels "prismatiques" incluent aussi les parallélépipèdes dans lesquels chaque paire de panneaux adjacents forme un angle droit, les corps tridimensionnels comportant six tels panneaux dans lesquels le panneau avant est incliné par rapport au panneau inférieur et supérieur, les corps tridimensionnels comportant six tels panneaux dans lesquels le panneau avant est partiellement incliné par rapport aux panneaux supérieurs, et d'autres. De plus, le terme "paroi dirigée vers le haut" indique une paroi telle que le panneau avant, le panneau arrière, le panneau gauche ou droit constituant un tel corps

tridimensionnel prismatique.

Si un écoulement gazeux vers le haut est produit à partir d'une position inférieure d'une paroi dirigée vers le haut le long de sa surface intérieure, l'oxygène et d'autres gaz qui pénètrent dans la boite à travers les surfaces des panneaux et tendent à rester à proximité des surfaces des panneaux peuvent être mis de

manière forcée en circulation.

De plus, lorsque les moyens d'alimentation en gaz sont agencés de manière à former un jet de gaz d'agitation à partir d'au moins un coin de la partie supérieure de la structure prismatique de la boîte hermétique, l'écoulement gazeux vers le haut à partir de la position inférieure de la paroi dirigée vers le haut le long de sa surface intérieure peut être agité à proximité du coin de la partie supérieure de la structure prismatique. De plus, la partie supérieure de la structure prismatique est de préférence inclinée de sorte que

l'écoulement gazeux peut facilement s'incurver.

Conformément à cette manière, l'écoulement gazeux ne cavitera pas aux parties supérieures de la structure prismatique. De plus, les moyens d'alimentation en gaz sont de préférence un tuyau qui est agencé au niveau d'un coin de la structure prismatique, et qui comporte des orifices pour jets gazeux, formés le long du tuyau. En commandant la direction des orifices du tuyau, le gaz alimenté peut être projeté dans une direction prédéterminée. De plus, un écoulement gazeux régulier le long de la surface intérieure d'une paroi dirigée vers le haut peut être produit par des jets de gaz d'alimentation provenant d'un

nombre plus grand d'orifices pour jets gazeux.

En outre, lorsque la partie du tuyau située à l'intérieur de la structure prismatique est disposée de manière à pouvoir tourner, la direction des orifices de projection de gaz peut être modifiée comme on le désire, et la direction du jet gazeux peut être modifiée dans une

direction prédéterminée.

De plus lorsque le réacteur oxhydrique est muni de moyens de chauffage, le catalyseur de métal noble et le gaz circulant peuvent être chauffés pour empêcher de manière suffisante l'adsorption de dioxyde de carbone gazeux sur le catalyseur de métal noble. En consequence, la concentration en dioxyde de carbone gazeux peut être commandée de manière fine à un niveau extrêmement bas tel

que 100 ppm ou moins.

De plus, le catalyseur de métal noble du réacteur oxhydrique comporte de préférence un support inorganique ayant une surface spécifique de 250 m2/g ou plus faible. En utilisant un support inorganique pour le catalyseur de métal noble, l'adsorption de dioxyde de carbone gazeux sur le catalyseur de métal noble peut être suffisamment empêchée, et la concentration en dioxyde de carbone gazeux peut être finement commandée à un niveau

extrêmement faible tel que 100 ppm ou moins.

De plus, l'hydrogène en excès est de préférence envoyé à l'intérieur du gaz circulant pour produire du méthane par l'intermédiaire d'une réaction annexe entre l'hydrogène et le dioxyde de carbone gazeux dans le réacteur oxhydrique, de sorte que la concentration en méthane peut être commandée comme on le désire. Des environnements souterrains plus précis peuvent être simulés en exerçant une fonction de création de méthane, qui peut être présent dans les environnements souterrains. On va maintenant décrire la présente invention, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente la construction d'un exemple de simulateur d'environnement souterrain selon la présente invention, - la figure 2 est un graphique représentant la relation existant entre la surface spécifique du support de catalyseur de métal noble et la concentration en oxygène (au niveau d'une entrée de colonne) et entre la première et la différence de concentration en dioxyde de carbone gazeux (entre une entrée de colonne et une sortie de colonne), la figure 3 représente la construction d'un simulateur habituel d'environnement souterrain, - la figure 4 est une vue en perspective schématique du côté gauche d'une boîte hermétique donnée en exemple de la présente invention, - la figure 5 est une vue de dessus schématique en perspective d'une boîte hermétique donnée en exemple de la présente invention, - les figures 6 et 7 sont des vues latérales schématiques en élévation de boîtes hermétiques selon la présente invention, et - la figure 8 est une vue schématique représentant un système donné en exemple pour exploiter

une boîte hermétique selon la figure 7.

Un mode préféré de réalisation de la présente invention va être décrit ci-dessous en référence à la

figure 1.

Comme représenté sur la figure 1, le simulateur d'environnement souterrain selon la présente invention comporte une boîte hermétique 1, dans laquelle l'atmosphère est isolée des alentours, et un dispositif de mise en circulation de gaz 2 qui alimente et extrait des gaz prédéterminés tels que le dioxyde de carbone (CO2) et l'azote (N2). La boîte hermétique i est munie d'une entrée la et d'une sortie lb qui sont connectées au dispositif de mise en circulation de gaz 2. Sur la tuyauterie située entre la sortie lb et le dispositif de mise en circulation de gaz 2, sont agencées une vanne de commande d'échappement 4 et une commande 5 de pression des gaz d'échappement de sorte que la commande 5 de pression des gaz d'échappement gère la pression des gaz dérivés de la boîte hermétique 1, et la pression des gaz gérée est ajustée en pression de gaz prédéterminée par ajustement de la quantité d'ouverture de la vanne de

commande d'échappement 4.

De plus, la vanne de commande d'échappement 4 est connectée au côté entrée de la ligne 6 de circulation de gaz du dispositif de mise en circulation de gaz 2. Sur le côté entrée de la ligne 6 de circulation de gaz, sont agencés les articles suivants, dans l'ordre décrit, depuis le côté d'entrée: une commande 10 de pression de gaz circulant qui gère la pression de gaz, une ligne 7 d'échappement du gaz perdu qui met à l'échappement vers l'extérieur les gaz circulants contenant des constituants gazeux tel que du dioxyde de carbone gazeux, une vanne 11 d'ouverture/fermeture de ligne de circulation qui peut arrêter la circulation des gaz, et une ligne 12 d'alimentation en N2 gazeux (partie d'alimentation en gaz inerte) qui alimente de l'azote gazeux dans la ligne 6 de

circulation de gaz.

La ligne 12 d'alimentation en azote gazeux (N2) comporte une vanne 14 de commande d'azote gazeux (N2), l'amplitude de l'ouverture de la vanne 14 de commande de N2 gazeux est ajustée par la commande 10 de pression de gaz circulant décrite ci-dessus, tout en étant bloquée mutuellement avec une vanne 9 de commande de gaz perdu et ainsi l'azote gazeux est envoyé à l'intérieur de la ligne de circulation de gaz 6 selon une quantité qui est proportionnelle à la quantité d'ouverture de la vanne. Le gaz circulant auquel de l'azote gazeux est envoyé de cette manière à partir de la ligne 12 d'alimentation en azote gazeux (N2), est amené à s'écouler dans un système de compresseur de gaz. Le système 20 de compresseur de

gaz comporte une soufflante 15a.

Après le système 20 de compresseur de gaz est agencé un système 21 d'absorption de dioxyde de carbone gazeux, dans lequel le dioxyde de carbone gazeux situé dans le gaz circulant est absorbé. Le système 21 d'absorption de dioxyde de carbone gazeux a un orifice 18 et un absorbeur 19 de C02 relié à l'orifice 18, en parallèle. De plus, des vannes 25 sont disposées sur la ligne d'entrée et la ligne de sortie de l'absorbeur de C02 19. Dans le système 21 d'absorption de dioxyde de carbone gazeux, lorsque la concentration en CO2 doit être maintenue à un niveau inférieur à 1 ppm, les vannes 25 sont ouvertes ou fermées en réponse aux paramètres de fonctionnement, tels que la concentration en CO2 dans le gaz circulant, et le dioxyde de carbone gazeux situé dans le gaz circulant est absorbé par l'absorbeur de C02 19

alors que les vannes sont ouvertes.

De plus, une ligne 26 d'alimentation en CO2 gazeux (incluse dans les moyens d'alimentation en dioxyde de carbone gazeux) et une ligne 27 d'alimentation en gaz mélangé (N2/H2) sont disposées ensuite après le système 21 d'absorption de dioxyde de carbone gazeux. La ligne 26 d'alimentation en C02 gazeux et la ligne 27 d'alimentation en gaz mélangé (N2/H2) sont munies d'une vanne 28 de commande de CO2 et d'une vanne 29 de commande de N2/H2, respectivement, et en plus, d'une commande 30 d'écoulement de C02 gazeux et d'une commande 31 d'écoulement de N2/H2 gazeux, respectivement. La commande 30 d'écoulement de C02 gazeux agit pour obtenir une il concentration en dioxyde de carbone gazeux présent dans le gaz circulant prédéterminée par un opérateur c'est-à-dire qu'elle sert à ajuster la quantité d'ouverture de la vanne 28 de commande de CO2 à un niveau correspondant à une valeur d'instruction provenant d'un processeur 40 d'informations qui sera décrit ci dessous (inclus dans les moyens d'alimentation en dioxyde de carbone gazeux) tel qu'un ordinateur personnel, et le dioxyde de carbone gazeux est ainsi envoyé dans le gaz circulant avec un débit gazeux correspondant à la valeur d'instruction. Par ailleurs, la commande 31 d'écoulement de N2/H2 gazeux agit pour ajuster la quantité d'ouverture de la vanne 29 de commande de N2/H2 conformément à une valeur d'instruction provenant du processeur d'informations 40. Lorsqu'une création de méthane gazeux est requise, la ligne 27 d'alimentation en gaz mélangé (N2/H2) est ouverte en ayant une grande quantité d'ouverture de vanne pour acheminer de plus le N2/12 gazeux de manière excessive par rapport à la concentration en oxygène, et du méthane gazeux est produit par l'intermédiaire d'une réaction auxiliaire entre le dioxyde de carbone gazeux et l'hydrogène gazeux dans un réacteur oxhydrique 34 qui sera décrit ci-dessous. De plus, le gaz circulant décrit ci-dessus est amené à s'écouler à l'intérieur d'un système 22 de réaction oxhydrique dans lequel l'oxygène et l'hydrogène existant dans le gaz circulant réagissent (2H2 + 02 -> 2H20) pour supprimer l'oxygène. Le système 22 de réaction oxhydrique a dans son étage préliminaire un mélangeur de gaz 32 qui mélange le dioxyde de carbone gazeux et le N2/H2 gazeux envoyé à l'intérieur du gaz circulant. Dans son étape ultérieure qui suit le mélangeur de gaz 32, un dispositif de préchauffage 33a (inclus dans les moyens de chauffage) destiné à chauffer le gaz circulant et un réacteur oxhydrique 34 destiné & faire réagir l'oxygène et l'hydrogène existant dans le gaz circulant sont agencés dans l'ordre décrit. Le réacteur oxhydrique 34 contient un catalyseur de métal noble comportant un support inorganique afin de favoriser la réaction oxhydrique, le support inorganique étant conçu, pour empêcher l'adsorption de dioxyde de carbone gazeux sur le catalyseur de métal noble, de manière à avoir une surface spécifique de 250 m2/g ou moins, et de

préférence 100 m2/g ou moins.

Incidemment, un matériau choisi parmi le groupe constitué de silice frittée, d'alumine et de SiC, et un matériau combiné constitué de deux ou plus de deux de ceux-ci peuvent être utilisés en tant que support inorganique. De plus, le terme "surface spécifique", est la surface superficielle d'une particule par unité de masse, et par conséquent, si les catalyseurs sont constitués du même matériau, le catalyseur ayant une surface spécifique plus grande peut présenter une activité plus élevée. De plus, les relations telles que représentées sur la figure 2 existent entre la surface spécifique d'un support et d'un catalyseur de métal noble et la concentration en oxygène (au niveau d'une entrée de colonne) et entre la première et la différence dans le dioxyde de carbone gazeux (entre une entrée de colonne et une sortie de colonne). Lorsque la surface spécifique du support est de 250 m2/g ou plus faible, comme dans le présent mode de réalisation, la concentration en oxygène peut être maintenue à un niveau de 0,1 ppm ou en dessous, et la différence dans la concentration de dioxyde de carbone gazeux provoquée par l'adsorption de dioxyde de carbone gazeux peut être limitée à quelques ppm ou en dessous. En résultat, le réacteur peut être suffisamment pratique. De plus lorsque la surface spécifique du support est de 100 m2/g ou plus faible, le réacteur peut

posséder une stabilité très supérieure.

En fait, comme représenté dans le tableau 1, dans le cas o on a utilisé des particules de support d'alumine a ayant des surfaces spécifiques de 0 à 10 m2/g, la concentration en oxygène au niveau de l'entrée a été de 0,05 ppm, la concentration en dioxyde de carbone au niveau de l'entrée a été de 12,35 ppm, la concentration en dioxyde de carbone au niveau de la sortie a été de 8,45 ppm, et par conséquent, la différence de concentration en dioxyde de carbone a été de 3,9 ppm. Par ailleurs, dans le cas o on a utilisé des particules de support en SiC sphérique ayant des surfaces spécifiques de 0 à 10 m2/g, la concentration en oxygène au niveau de l'entrée a été de 0,1 ppm, la concentration en dioxyde de carbone au niveau de l'entrée a été de 4,55 ppm, la concentration en dioxyde de carbone au niveau de la sortie a été de 4,52 ppm, et par conséquent, la différence de concentration en dioxyde de carbone a été de 0,03 ppm. De plus, dans le cas o on a utilisé des particules de support en SiC sphérique ayant des surfaces spécifiques de 100 m2/g ou moins, la concentration en oxygène au niveau de l'entrée a été de 0,06 ppm, la concentration en dioxyde de carbone au niveau de l'entrée a été de 4,78 ppm, la concentration en dioxyde de carbone au niveau de la sortie a été de 4,73 ppm, et, par conséquent, la différence de concentration en dioxyde de carbone a été de 0,05 ppm. Au contraire, dans le cas o on a utilisé des particules de support en alumine y ayant des surfaces spécifiques de 200 à 300 m2/g, la concentration en oxygène au niveau de l'entrée a été de 0,05 ppm, la concentration en dioxyde de carbone au niveau de l'entrée a été de 20 ppm, la concentration en dioxyde de carbone au niveau de la sortie a été de 0 ppm, et, par conséquent, la différence de concentration en

dioxyde de carbone a été de 20 ppm.

Dans une position adjacente au réacteur oxhydrique 34 contenant le support décrit ci-dessus, un dispositif de chauffage principal 33b (inclus dans les moyens de chauffage) est agencé pour chauffer le catalyseur de métal noble et le gaz circulant. Ce dispositif de chauffage principal 33b et le dispositif de préchauffage 33a chauffent les gaz circulants et le catalyseur de métal noble jusqu'à une température voulue afin d'empêcher de manière suffisante l'adsorption du dioxyde de carbone gazeux sur le catalyseur de métal noble. De préférence, la température à laquelle le catalyseur de métal noble est chauffé par le dispositif de chauffage principal 33b et le dispositif de préchauffage 33a doit tomber dans une plage allant de 100 à 800 C. La température de 100 C est le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique ordinaire, et la limite inférieure pour utiliser de l'eau sous la forme de vapeur. Par ailleurs, avec une température supérieure à 800 C, la fusion du métal

survient dans le catalyseur de métal noble.

TABLEAU 1

TYPE DE SURFACE CONCENTR. CONCENTRATION DIFFERENCE

SUPPORT SPECI- EN OXYGENE EN DIOXYDE DE

FIQUE A L'ENTREE DE CARBONE CONCENTRAT

(m2/g) ppm ION EN

DIOXYDE DE

CARBONE

(ppm)

EN- SOR-

TREE TIE

(ppm) (ppm) Alumine a 0 - 100 0,05 12,35 8,45 3,9 SiC 0 - 100 0,1 4,55 4,52 0,03 sphérique Silice < 100 0,06 4,78 4,73 0,05 frittée alumine Y 200 - 300 0, 05 20 0 20 Après le réacteur oxhydrique 34, un système 23 de séparation de vapeur est fourni, dans lequel l'eau produite dans le système 22 de réaction oxhydrique est enlevée des gaz circulants. Le système 23 de séparation de vapeur comporte un condenseur 35 dans son premier étage. Le condensateur 35 refroidit les gaz circulants chauffés dans le système 22 de réaction oxhydrique, pour condenser les molécules d'eau produites dans les gaz circulants. Dans l'étape ultérieure suivant le condenseur , un séparateur de vapeur 36 est agencé qui sépare l'eau condensée et le gaz circulant en une phase inférieure et une phase supérieure respectivement. De plus, un réservoir de purge 38 est relié à la partie inférieure du séparateur de vapeur 36 par l'intermédiaire d'une vanne de purge 37 qui est ouverte pour purger l'eau du séparateur de vapeur 36 jusqu'à l'intérieur du réservoir de purge 38 lorsque le niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur 36 atteint une hauteur prédéterminée. Par ailleurs, un tuyau d'évacuation de gaz 39 est relié à la partie supérieure du séparateur de vapeur 36. Le tuyau d'évacuation de gaz 39 sert en tant que trajet pour évacuer le gaz circulant sec existant dans la phase supérieure du séparateur de vapeur 36 à travers la sortie de la ligne de circulation de gaz 6, et pour envoyer le gaz circulant évacué à l'intérieur de la

boîte hermétique 1 mentionnée ci-dessus.

De plus, un dispositif de gestion de concentration gazeuse 41 (inclus dans les moyens de mesure de concentration) pour gérer les concentrations en oxygène, hydrogène et dioxyde de carbone gazeux, est relié au tuyau d'évacuation de gaz 39. Le dispositif de gestion de concentration gazeuse 41 est aussi relié au processeur d'informations 40, et envoie des informations concernant chaque concentration gazeuse dans le processeur d'informations 40. De plus, le processeur d'informations 40 reçoit des signaux d'entrée concernant les résultats de la gestion de l'écoulement des gaz provenant d'un dispositif de gestion d'écoulement 17, et en plus, concernant les résultats de la gestion de la pression de gaz et de la concentration en oxygène provenant d'un dispositif de gestion de pression de gaz 42 et d'un dispositif de gestion de teneur faible en 02 43, respectivement, qui sont disposés entre la ligne d'alimentation en dioxyde de carbone gazeux (C02) 26 et la ligne 27 d'alimentation en gaz mélangé (N2/H2). De plus, le processeur d'informations 40 envoie des valeurs d'instruction dans la commande 30 d'écoulement de C02 gazeux et la commande 31 d'écoulement de gaz N2/H2 sur la base des résultats de la gestion envoyés par le dispositif de gestion 41 de concentration de gazindiqué ci-dessus, et les autres afin d'introduire du dioxyde de carbone gazeux et du N2/H2 gazeux dans le gaz circulant conformément à la concentration en dioxyde de carbone gazeux prédéterminée par un opérateur, et exécute divers traitements de commande et traitements de gestion tels qu'une régulation de la température du dispositif de préchauffage 33a et du dispositif de chauffage principal 33b. Sur la base de la structure décrite ci-dessus, le fonctionnement du simulateur d'environnement

souterrain va être représenté ci-dessous.

Initialement, un opérateur entre une concentration voulue en dioxyde de carbone dans le processeur d'informations 40. Ensuite, une instruction destinée à faire agir le circulateur de gaz 2 est introduite dans le processeur d'informations 40, et le gaz circulant dans la boîte hermétique 1 et la ligne de circulation de gaz 6 est évacué dans une ligne de gaz perdu de l'installation. Apres ceci, lorsqu'un degré de vide prédéterminé est obtenu, un traitement pour commander la concentration en dioxyde de carbone gazeux

est démarré.

De manière spécifique, la soufflante 15a du système 20 de compresseur de gaz est entraînée alors que de l'azote gazeux est envoyé à l'intérieur du gaz circulant à partir de la ligne 12 d'alimentation en azote gazeux (N2), et ainsi le gaz circulant est récupéré de la boîte hermétique 1 à l'intérieur de la ligne 6 de circulation de gaz du circulateur de gaz 2. Lorsque la concentration prédéterminée en carbone de dioxyde est trop faible pour être commandée par le processeur d'informations 40, les vannes 25 du système 21 d'absorption de dioxyde de carbone gazeux sont ouvertes pour absorber le dioxyde de carbone gazeux par le

dispositif d'absorption de CO2 19.

Au contraire, lorsque la valeur de la concentration en dioxyde de carbone est prédéterminée dans une plage pouvant être commandée, les vannes 25 sont gardées fermées, et des valeurs d'instruction sont émises par le processeur d'information vers les commandes d'écoulement de gaz 30 et 31 de la ligne 26 d'alimentation en dioxyde de carbone (C02) gazeux et de la ligne 27 d'alimentation en gaz mélangé (N2/H2), respectivement, de sorte que les paramètres tels que la concentration en dioxyde de carbone gazeux, gérés par le dispositif de gestion de concentration de gaz 41 sont

ajustés aux valeurs prédéterminées par l'opérateur.

Enduite, les commandes d'écoulement de gaz 30 et 31, ayant reçu chacune la valeur d'instruction, commandent les quantités d'ouverture des vannes de commande 28 et 29, et par conséquent le dioxyde de carbone gazeux et le gaz de N2/H2 sont envoyés dans le gaz circulant

conformément aux quantités d'ouverture de vanne.

Apres ceci, les constituants décrits ci-dessus du gaz circulant sont mélangés dans le système de réaction oxhydriques 22 pour faire réagir l'oxygène avec l'hydrogène dans le réacteur oxhydrique en présence d'un catalyseur de métal noble. Lors de ceci, puisque le catalyseur de métal noble et le gaz circulant sont chauffés par le dispositif de préchauffage 33a et le dispositif de chauffage principal 33b, puisque le catalyseur de métal noble comporte un support, l'adsorption de dioxyde de carbone gazeux sur le catalyseur de métal noble peut être empêchée de manière suffisante. Apres que l'oxygène ait été enlevé tout en étant inclus dans les molécules d'eau conformément à la réaction oxhydrique décrite ci-dessus, les molécules d'eau sont refroidies et condensées dans le système de séparation de vapeur 23, et sont drainées dans le réservoir de purge 38 après avoir été stockées dans le séparateur de vapeur 36. Par ailleurs, le gaz circulant présent dans la phase supérieure du séparateur de vapeur 36 est envoyé à l'intérieur de la boîte hermétique 1 à partir du circulateur de gaz 2 à travers le tuyau

d'évacuation de gaz 39.

Conformément à la manière décrite ci-dessus, dans l'environnement souterrain, alors que le gaz circulant circule entre la boîte hermétique 1 et le circulateur de gaz 2, de l'oxygène est enlevé, la concentration en dioxyde de carbone gazeux est gérée, et le dioxyde de carbone gazeux est envoyé dans le gaz circulant de telle sorte que sa concentration atteigne un niveau prédéterminé. En résultat, un environnement souterrain précis ayant une concentration en dioxyde de carbone gazeux commandée de manière optionnelle (1 ppm à

%), peut être simulé dans la boîte hermétique 1.

De plus, lorsque du méthane gazeux est présent dans l'environnement souterrain simulé, du gaz de N2/H2 dans une quantité très en excès par rapport à celle de l'oxygène est envoyé à partir de la ligne 27 d'alimentation en gaz mélangé (N2/H2), et du méthane gazeux est produit par l'intermédiaire de la réaction annexe entre le dioxyde de carbone gazeux et l'hydrogène gazeux dans le réacteur oxhydrique 34. Conformément à cette manière, du méthane gazeux qui est fréquemment présent dans les environnements souterrains naturels peut être produit dans le simulateur d'environnement souterrain, et par conséquent, le simulateur d'environnement peut simuler de manière plus précise des environnements souterrains. Par exemple, de nombreux gisements de gaz ou analogue ont des pression de méthane gazeux de 300 atm (300 105 Pa), ou plus et des concentrations en dioxyde de carbone gazeux de quelques pour-cent jusqu'à plus de 10 pour-cent et le simulateur d'environnement souterrain selon la présente invention peut simuler de manière suffisamment précise de tels environnements souterrains puisque la concentration en dioxyde de carbone peut être commandée dans une plage allant de 1 ppm à 50% même dans un état contenant du

méthane gazeux sous pression ordinaire.

Incidemment, bien qu'un boîtier utilisant de l'azote gazeux en tant que gaz inerte ait été représenté dans le présent mode de réalisation, d'autres gaz inertes tel que de l'hélium gazeux peuvent aussi être utilisés à la place d'azote gazeux. De plus, le simulateur d'environnement souterrain du présent mode de réalisation peut aussi s'appliquer à des gisements tels que rejets de déchets non- industriels/déchets industriels, carburant métallique et expérimentations utilisant du sodium métallique, en plus du domaine de l'énergie nucléaire qui nécessite une simulation d'environnement de rejet de déchets radioactifs. De plus, bien qu'une boîte hermétique 1 soit utilisée dans le présent mode de réalisation, le matériau de la boîte hermétique n'est pas particulièrement limité pour autant que l'atmosphère de

la boîte hermétique 1 puisse être isolée des alentours.

Par exemple, la boîte hermétique peut être constituée de matériaux en plaque tels que des matériaux métalliques ou acryliques, et d'éléments d'étanchéité sous forme de

joints toriques.

Par la suite, on va décrire un exemple de structure de boîte hermétique 101 utilisée dans la présente invention, en référence aux figures 4 et 5. La figure 4 est une vue latérale gauche de la boite hermétique 1 et la figure 5 est une vue de dessus de celle-ci. Comme représenté sur les figures 4 et 5, la boîte hermétique 101 a une structure prismatique comportant six panneaux, à savoir un panneau inférieur 111, un panneau supérieur 112, un panneau dirigé vers le haut avant 113, un panneau dirigé vers le haut arrière 114, un panneau dirigé vers le haut gauche 115 et un

panneau dirigé vers le haut droi 116 non-représenté.

La boîte hermétique 101 est munie des éléments qui suivent afin d'agir comme une unité de commande d'atmosphère, et de servir à des conditions d'expérimentations réalisées à l'intérieur de la boite: un premier tuyau d'alimentation 102A, un second tuyau d'alimentation 102B, un tuyau de projection de gaz 103, un tuyau d'évacuation 104, des ouvertures 105 d'adaptation de gant, une fenêtre de surveillance 106, et une lampe fluorescente 107. De plus, la boîte hermétique 101 est supportée sur la surface supérieure d'un bâti 109. Dans cet exemple, l'intérieur de la boite hermétique 101 est séparé en deux espaces par une cloison 132 située au centre de la boîte. La cloison 132 a une porte, non-représentée, à travers laquelle les atmosphères des

deux espaces séparés peuvent être mises en communication mutuelle.

Les tuyaux d'alimentation 102A et 102B sont des éléments des moyens d'alimentation en gaz pour alimenter un gaz tel que de l'azote à l'intérieur de la boîte hermétique 101, sont constitués de tuyaux creux ou analogues, et sont reliés à une ligne d'alimentation

non-représentée extérieure à la boîte hermétique 101.

Le tuyau 103 de projection de gaz est inclus dans les moyens d'alimentation en gaz, produit des jets de gaz et est relié à la ligne d'alimentation non-représentée. Le tuyau d'évacuation 104 est inclus dans des moyens d'échappement et sert pour mettre à l'échappement la boîte hermétique 101. De plus, le tuyau d'évacuation 104 est relié à une unité de commande de gaz non- représentée, et empêche une fuite de matériau radioactif nuisible ou analogue à partir de la boîte hermétique 101 en maintenant de manière appropriée la pression négative à l'intérieur de la boîte hermétique

101.

Plusieurs ouvertures 105 d'agencement de gant sont agencées dans le panneau avant et le panneau arrière de la boîte hermétique 101 d'une manière faisant saillie à partir de la boîte hermétique 101. Des gants 105a destinés à être agencés à l'aide d'un matériau d'étanchéité sur les ouvertures d'agencement de gant sont constitués d'un matériau en caoutchouc souple ou analogue et des opérateurs des expériences peuvent insérer leurs bras à l'intérieur de la boîte hermétique 101 par l'intermédiaire des gants pour traiter des matériaux radioactifs, des instruments et d'autres articles placés

à l'intérieur de la boîte hermétique 101.

La fenêtre de surveillance 106 est un élément destiné à l'observation et la surveillance de l'intérieur de la boîte hermétique et est agencée dans le panneau arrière de la boîte hermétique 101 en utilisant un matériau d'étanchéité. Dans cet exemple de structure, une fenêtre ronde est utilisée en tant que fenêtre de

surveillance 106.

La lumière fluorescente 107 éclaire l'intérieur de la boîte hermétique 101, et aboutit à une surveillance facile de l'intérieur. Dans cet exemple de structure, un corps transparent destiné à éclairer l'intérieur de la boîte hermétique 101 est fixé sur le panneau supérieur de la boîte hermétique 101 en utilisant un matériau d'étanchéité. Comme décrit ci-dessus, de nombreux éléments sont fournis dans les panneaux constituant la boîte hermétique 101, et les éléments sont fixés à l'aide de parties d'étanchéité intercalées venant en contact avec les panneaux de la boîte hermétique 101, de telle sorte

que la pénétration de l'air extérieur est empêchée.

L'oxygène et d'autres molécules de l'air de l'atmosphère peuvent, cependant, pénétrer dans la boite hermétique à travers la texture des matériaux d'étanchéité tel que du caoutchouc naturel et du Néoprène constituant des parties d'étanchéité et de plus, une détérioration ou analogue de la partie d'étanchéité peut entraîner une fuite du gaz extérieur jusqu'à l'intérieur de la boîte hermétique. En résultat, les concentrations gazeuses deviennent facilement irrégulières dans des positions proches des panneaux à l'intérieur de la boîte hermétique 101. De plus, un gaz ne s'écoule pas facilement au niveau des coins de la boîte hermétique 101 formés entre les panneaux inférieurs 111 ou le panneau supérieur 112 et les panneaux verticaux 113 à 116, et par conséquent, l'écoulement de gaz est facilement amené vers le centre

de la boîte hermétique 101.

Afin de résoudre de tels problèmes, le premier tuyau d'alimentation 102A et le second tuyau d'alimentation 102B sont disposés au niveau des coins

inférieurs de la boîte hermétique 101.

Dans cet exemple de structure, le premier tuyau d'alimentation 102A est disposé au niveau du coin 117 formé entre le panneau 111 et le panneau 113 de la boîte hermétique 101, le second tuyau d'alimentation 102B est disposé au niveau du coin 118 existant entre le panneau 111 et le panneau 114, et chaque tuyau s'étend dans la direction perpendiculaire à la feuille de dessin de la figure 4. Sur les surfaces du premier tuyau d'alimentation 102A et du second tuyau d'alimentation 102B, de petits orifices tels que de petits trous de projection de gaz sont formés le long du tuyau dans la direction perpendiculaire à la feuille de dessin de la figure 4, et servent en tant qu'orifices de projection de

jet de gaz 102c.

Dans cet exemple de structure, le gaz provenant des orifices de projection de gaz 102c sort sous forme de jets dans les directions allant vers les coins 117 et 118. Le premier tuyau d'alimentation 102A et le second tuyau d'alimentation 102B des parties inférieures de la structure prismatique de la boîte doivent être disposés de telle sorte que les jets de gaz provenant des orifices de projection de gaz 102c forment des écoulements de gaz vers le haut le long d'au moins deux panneaux parmi les panneaux dirigés vers le haut de la boîte hermétique 101, lesdits au moins deux panneaux étant sélectionnés dans l'ordre d'étendue de la surface superficielle. Puisque les panneaux ayant des surfaces superficielles plus grandes ont de manière possible un nombre plus grand de parties d'étanchéité, une irrégularité dans les concentrations gazeuses due à la fuite décrite ci-dessus du gaz extérieur survient facilement à proximité de tels panneaux de la boîte hermétique 101. Les concentrations gazeuses peuvent être rendues uniformes en créant des écoulements de gaz vers

le haut pour faire circuler de manière forcée le gaz.

Conformément à cet exemple de structure, un gaz est envoyé à travers le premier tuyau d'alimentation 102A, et une certaine partie du gaz, projetée par les orifices de projection de gaz 102c en direction du coin 118, est amenée à s'écouler vers le haut à partir du coin 118 situé dans la partie inférieure, le long du panneau vertical arrière 114, alors que l'autre partie projetée du gaz est amenée à s'écouler le long du panneau inférieur 111. En ce qui concerne le gaz alimenté à travers le second tuyau d'alimentation 102B, une certaine quantité du gaz, projetée par les orifices de projection de gaz 102c en direction du coin 117, est amenée à s'écouler vers le haut à partir du coin 117 existant dans la partie inférieure, le long du panneau dirigé vers le haut avant 113, alors que l'autre partie projetée du gaz

est amenée à s'écouler le long du panneau inférieur 111.

En d'autres termes, en agençant les tuyaux d'alimentation conformément à la manière décrite ci-dessus, un trajet d'écoulement 108 de gaz circulant le long du panneau inférieur 111 et des panneaux dirigés vers le haut 113 et 114 est formé dans le boîte hermétique 101, et le gaz peut circuler à la manière d'un écoulement gazeux continu 108 le long d'une majeure partie (50% ou plus) de la

surface intérieure de la boîte hermétique 101.

De plus, dans cet exemple de structure, le tuyau de projection de gaz 103 est disposé de manière à s'étendre dans la direction perpendiculaire à la feuille de dessin de la figure 4 au niveau du coin 119 formé entre le panneau supérieur 112 et le panneau arrière 114 de la boîte hermétique 101. Comme pour le premier tuyau d'alimentation 102A et le second tuyau d'alimentation 102B, un grand nombre d'orifices de projection de gaz est formé le long du tuyau dans la direction perpendiculaire à la feuille de dessin de la figure 4 sur les surfaces du

tuyau de projection de gaz 103.

Le tuyau de projection de gaz 103 est agencé de telle sorte qu'un gaz soit projeté à travers les orifices de projection de gaz en direction du coin 117 en

diagonale par rapport au coin 119.

En agençant le tuyau de projection de gaz 103 de cette manière, l'écoulement a de gaz vers le haut projeté à partir du premier tuyau d'alimentation 102A mentionné ci-dessus peut empêcher une stagnation du gaz autour de la partie supérieure de la partie de la structure prismatique de la boîte o le tuyau de projection de gaz 103 est agencé, et ledit écoulement de gaz est incurvé dans la direction de b à proximité du coin 119. En résultat, l'écoulement a de gaz vers le haut provenant du premier tuyau d'alimentation 102A mentionné ci-dessus peut être un écoulement circulant sans création

d'un écoulement dérivé à proximité du coin 119.

Incidemment, dans cet exemple de structure, puisque le panneau avant 113 de la boîte hermétique 101 est incliné vers le haut en direction de l'arrière, l'écoulement de gaz c peut circuler doucement à travers la partie proche du coin 120 dans la partie avant supérieure de la structure prismatique de la boite et par conséquent un écoulement dérivé est rarement créé &

proximité du coin 120.

De plus, dans cet exemple de structure, le tuyau d'échappement 104 est disposé sur le panneau supérieur 112 de la boîte hermétique 101. Bien que le tuyau d'échappement 104 soit placé dans la partie supérieure de la structure prismatique de la boite hermétique, il peut être placé de manière optimale de manière à former un écoulement 108 de gaz vers le haut le long du panneau dirigé vers le haut mentionné ci-dessus. Comme représenté dans cet exemple de structure, l'écoulement de gaz vers le haut 108 qui sert à réduire la création d'un écoulement dérivé au niveau du coin supérieur de la boîte hermétique 101 peut être créé en plaçant le tuyau d'évacuation 104 non pas au centre du panneau supérieur 112 de la boîte hermétique 101 mais à proximité du panneau arrière 114 et du panneau dirige vers le haut côté gauche 115. Par la suite, on va décrire les structures détaillées des tuyaux d'alimentation 102A et 102B en référence à la figure 5, qui est une vue de dessus de la boîte hermétique 101. Le premier tuyau d'alimentation 102A est constitué d'une partie 102a placée à l'intérieur de la boîte hermétique 101 et d'une partie 102b placée à l'extérieur de la boîte hermétique 101. Les orifices de projection de gaz 102c sont formés sur la surface de la partie de structure 102a du premier tuyau d'alimentation 102A le long du tuyau. Incidemment, la figure 5 ne représente schématiquement qu'un aspect de la surface du premier tuyau d'alimentation 102A sur laquelle les orifices de projection de gaz sont formés le long du tuyau, et les orifices de projection de gaz 102c sont formés dans les positions telles que décrites ci-dessus

qui ne peuvent pas être vues à partir du côté supérieur.

Les parties 102a et 102b du premier tuyau d'alimentation 102A sont reliées par un raccord 128. En tant que manière de raccorder à l'aide du raccord 128, par exemple, le raccord 128 est formé de manière à avoir une structure filetée intérieurement à ses deux extrémités, et les parties 102a et 102b sont vissées dans les extrémités. Selon cette manière, la partie 102b extérieure à la boîte hermétique 101 peut être positionnée de manière fixe par rapport au raccord 128, alors que la partie 102a située à l'intérieur de la boîte hermétique 101 peut être mise en rotation selon la position vissée par rapport au raccord 128. En résultat, puisque la direction de l'orifice de projection de gaz 102c peut être modifiée comme on veut, c'est-à-dire que la direction du gaz projeté est variable, la direction du gaz projeté peut être commandée en considérant les espaces morts concernant les formes et les dimensions des articles supportés dans la boîte hermétique 101, la forme de la boîte hermétique 101 elle-même, et d'autres facteurs. De plus, des connecteurs 126 destinés à connecter un équipement de laboratoire placé à l'intérieur de la boîte hermétique 101 sur des unités d'alimentation électrique et à envoyer des données vers un équipement extérieur de traitement de mesure, et des détecteurs 127 destinés à surveiller les atmosphères gazeuses internes sont agencés sur le panneau supérieur

et les panneaux latéraux de la boîte hermétique 101.

De plus, afin d'isoler des alentours l'atmosphère intérieure de la boîte hermétique, des parties d'étanchéité existent aux emplacements o les tuyaux d'alimentation 102A et 102B sont insérés à partir de l'extérieur vers l'intérieur de la boîte hermétique 101, o les connecteurs 126 et les détecteurs 127 sont

fixés sur la boîte hermétique 101.

De plus, un sas à air 129 est agencé pour transporter des articles à l'intérieur de la boite hermétique 101. Le sas à air 129 peut avoir une structure qui maintient les constituants de l'atmosphère dans la boîte hermétique 101. Par exemple, le sas à air peut avoir une structure munie de deux portes, un article étant transporté à l'intérieur de l'espace existant entre les deux portes à travers la porte extérieure alors que la porte intérieure est fermée, l'espace étant ensuite fermé de manière étanche, et l'article est transporté à l'intérieur de la boîte 101 à travers la porte intérieure. La figure 6 représente un autre exemple de structure d'une boîte hermétique et la boîte hermétique lA sans panneau incliné a deux tuyaux de projection de

gaz 103A et 103B dans sa partie supérieure.

Dans la structure prismatique de la boite hermétique 0llA, à la fois le panneau dirigé vers le haut avant 113A et le panneau dirigé vers le haut arrière 114 sont perpendiculaires au panneau inférieur 111, et il est nécessaire de fournir des tuyaux de projection de gaz 103 dans les deux parties avant supérieure et arrière supérieure de la structure prismatique, c'est-à-dire au niveau des coins 119 et 120. En conséquence, dans ce cas, un gaz est projeté à partir du second tuyau de projection de gaz 103B disposé au niveau du coin avant supérieur 120 de la boîte hermétique 101, et ainsi, l'écoulement d de gaz vers le haut projeté à partir du second tuyau d'alimentation 102B disposé au niveau du coin avant inférieur 117 est aussi incurvé dans la direction de e & proximité du coin 120. En résultat, le gaz peut circuler sans création d'un écoulement séparé autour du coin avant

supérieur 120.

La figure 7 représente un autre exemple de structure de boîte hermétique 0llB dans laquelle un panneau dirigé vers le haut avant 113C et le panneau dirigé vers le haut arrière 114C sont inclinés dans leurs

parties supérieures.

Les panneaux dirigés vers le haut 113C et 114C s'inclinent à partir des points d'inflexion 122 et 121 respectivement. Les écoulements de gaz vers le haut projetés à partir du premier tuyau d'alimentation 102A et du second tuyau d'alimentation 102B forment des trajets f d'écoulement gazeux le long des panneaux dirigés vers le haut 113C et 114C, respectivement. En conséquence, lorsque les panneaux dirigés vers le haut sont agencés de manière à être inclinés dans leur partie supérieure, des écoulements gazeux circulaires s'inclinant à partir des points d'inflexion 121 et 122 le long des panneaux dirigés vers le haut sont formés et par conséquent, des écoulements séparés sont rarement créés autour des coins

119 et 120.

La figure 8 représente schématiquement un exemple de structure d'un système destiné & faire fonctionner la boîte hermétique du simulateur

d'environnement souterrain selon la présente invention.

A partir d'une unité de commande de gaz 135, un gaz préparé de manière à avoir une composition prédéterminée est envoyé à l'intérieur de la bo5te hermétique 101 à travers le premier tuyau d'alimentation

102A et le second tuyau d'alimentation 102B.

De plus, la boîte hermétique 101 est évacuée par l'unité de commande de gaz 135, et a une structure dans laquelle une pression négative appropriée est maintenue. Dans les exemples de structure décrits ci-dessus, des cas o la boîte hermétique du simulateur d'environnement souterrain a été utilisée pour traiter des matériaux radioactifs ont été considérés, et de manière spécifique, un cas dans lequel l'intérieur de la boîte a été maintenu à une pression négative a été principalement représenté. Comme dans de tels exemples, même dans des cas o la pression à l'intérieur de la boîte hermétique est positive, l'atmosphère à l'intérieur de la boîte est isolée des alentours afin de maintenir

les constituants de l'atmosphère à des niveaux constants.

De plus, bien qu'un cas o de l'oxygène ait été un constituant gazeux à commander dans le simulateur d'environnement souterrain ait été principalement représenté ci-dessus, l'atmosphère à l'intérieur de la boîte est isolée de manière similaire des alentours pour maintenir les constituants de l'atmosphère à des niveaux constants même dans les cas o le constituant gazeux à commander est le dioxyde de carbone gazeux, le méthane gazeux, l'hydrogène gazeux ou analogue, ou si le gaz

contient de fines particules telle que de la poussière.

En conséquence, la présente invention est de manière générale applicable à des domaines tels que des expériences qui nécessitent d'isoler des alentours l'atmosphère existant à l'intérieur de la boîte hermétique et de maintenir les constituants de

l'atmosphère à des niveaux constants.

Des exemples de tels domaines, autres que le domaine de l'énergie nucléaire accompagné par un traitement de matériau radioactif, comportent les domaines de la biologie, de la chimie, des combustibles

métalliques, des semi-conducteurs, et autres.

Par la suite, on va décrire ci-dessous un exemple pratique de boîte hermétique de simulateur

d'environnement souterrain selon la présente invention.

En utilisant une boîte hermétique basée sur la figure 4, un simulateur d'environnement souterrain selon la présente invention a été actionné, et la période nécessaire jusqu'à ce que l'atmosphère intérieure soit plus stable a été mesurée et comparée avec celle du cas d'un simulateur d'environnement souterrain habituel. Ici, le volume de la boîte était approximativement de 2 m3, l'écoulement d'azote gazeux envoyé à l'intérieur de la boîte d'une manière traversant une seule fois était de 8 Nm3/h, et la concentration en oxygène dans l'azote gazeux était approximativement de i ppm. Dans cette expérience, la concentration en oxygène à la sortie de la

boîte était de 10 ppm ou moins.

Avec le simulateur d'environnement habituel, cela prend approximativement 3 à 4 heures à partir du départ du fonctionnement du simulateur jusqu'à ce que la concentration de gaz soit devenue constante et que

l'atmosphère soit devenue stable.

D'autre part, avec le simulateur d'environnement souterrain selon la présente invention,

cela prend approximativement une heure à partir du départ du fonctionnement du simulateur jusqu'à obtenir une5 atmosphère stable similaire à celle du simulateur habituel.

Selon la construction de la présente invention, par conséquent, une concentration gazeuse constante et

une atmosphère intérieure stable peuvent être obtenues10 dans une période de temps nettement plus courte par comparaison à la construction habituelle.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Simulateur d'environnement souterrain selon la présente invention caractérisé en ce qu'il comporte une boîte hermétique (1; 101; 101A; 101B), dont l'atmosphère intérieure est isolée des alentours et commandée à l'aide d'un gaz circulant, une unité (12) d'alimentation de gaz inerte qui envoie du gaz inerte (N2) à l'intérieur dudit gaz circulant, des moyens de mesure de concentration (41) pour mesurer la concentration de chaque constituant gazeux dudit gaz circulant, un réacteur oxhydrique (34) ayant un catalyseur de métal noble, dans lequel de l'hydrogène alimenté en réponse à la concentration en oxygène dans les gaz circulants est mis à réagir avec l'oxygène, et des moyens d'alimentation en dioxyde de carbone gazeux (26) qui envoient du dioxyde de carbone gazeux dans ledit gaz circulant de manière à aboutir à une concentration prédéterminée en dioxyde de carbone gazeux

dans ledit gaz circulant.

2. Simulateur d'environnement souterrain selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite boite (101; 101A; 101B) a une structure prismatique et est munie de moyens (102A, 102B) d'alimentation en gaz disposés dans la partie inférieure de ladite structure prismatique et des moyens (104) d'échappement de gaz disposés dans la partie supérieure de ladite structure prismatique et lesdits moyens d'alimentation en gaz sont formés de manière à produire des écoulements de gaz vers le haut le long d'au moins deux panneaux (113, 114; 113A, 114; 113C, 114C) parmi les panneaux dirigés vers le haut constituant les parois latérales de ladite

structure prismatique.

3. Simulateur d'environnement souterrain selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (103; 103A) d'alimentation en gaz comportent une partie qui est disposée au niveau d'au moins un coin (119) parmi les coins supérieurs de ladite structure prismatique o lesdits écoulements de gaz parviennent, et créent des jets de gaz agitant au moins un desdits écoulements de gaz.

4. Simulateur d'environnement souterrain selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite structure prismatique s'incline dans sa partie supérieure (113C, 114C) de manière à incurver au moins un desdits

écoulements de gaz.

5. Simulateur d'environnement souterrain selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation en gaz comportent des tuyaux disposés aux coins de ladite structure prismatique, et des orifices (102c) de projection de gaz sont formés le long desdits tuyaux.

6. Simulateur d'environnement souterrain selon la revendication 5, caractérisé en ce que des parties (102a) desdits tuyaux placés à l'intérieur de ladite

structure prismatique sont rotatives.

7. Simulateur d'environnement souterrain selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des moyens de chauffage (33a, 33b) dudit catalyseur de métal noble et dudit gaz circulant dans ledit réacteur

oxhydrique (34).

8. Simulateur d'environnement souterrain selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit catalyseur de métal noble dans ledit réacteur oxhydrique (34) comporte un support inorganique qui a une surface

spécifique de 250 m2/g ou plus faible.

9. Simulateur d'environnement souterrain selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une quantité 34 excessive d'hydrogène est alimentée à l'intérieur du gaz

circulant pour produire du méthane gazeux à travers une réaction auxiliaire entre l'hydrogène et le dioxyde de carbone gazeux dans ledit réacteur oxhydrique (34), et la5 concentration en méthane gazeux peut être commandée.