FR2821203A1 - Radioactive alkaline liquid residue solidification comprises adding granulated blast furnace slag - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne un procédé de traitement de solidification d'un résidu liquide alcalin radioactif, dans lequel un résidu liquide d'hydroxyde de sodium provenant de la conversion du sodium métallique utilisé dans un réacteur surrégénérateur rapide est solidifié pour le conditionnement à haute densité. The present invention relates to a process for the solidification treatment of a radioactive alkaline liquid residue, in which a liquid sodium hydroxide residue from the conversion of metallic sodium used in a fast breeder reactor is solidified for high density conditioning.
Un résidu de sodium métallique utilisé dans un réacteur surrégénérateur rapide est converti en un résidu liquide à base d'hydroxyde de sodium. Ce résidu liquide à base d'hydroxyde de sodium est transformé en un résidu solidifié stable avec du ciment ou une matière similaire à des fins de stockage. A residue of metallic sodium used in a fast breeder reactor is converted into a liquid residue based on sodium hydroxide. This liquid residue based on sodium hydroxide is transformed into a stable solidified residue with cement or a similar material for storage purposes.
Le résidu liquide à base d'hydroxyde de sodium, lorsqu'il est solidifié tel quel avec du ciment, active l'hydratation d'ingrédients du ciment tels que C3A (3CaO. Al203) et C4AF (4CaO. Al203. Fe203), avec pour résultat une prise rapide du ciment. En conséquence, il est neutralisé avec de l'acide chlorhydrique, de l'acide sulfurique ou une substance similaire et il est soumis à un traitement de solidification avec du ciment, sous forme de chlorure de sodium ou de sulfate de sodium. The liquid residue based on sodium hydroxide, when solidified as it is with cement, activates the hydration of cement ingredients such as C3A (3CaO. Al203) and C4AF (4CaO. Al203. Fe203), with resulting in rapid setting of the cement. As a result, it is neutralized with hydrochloric acid, sulfuric acid or a similar substance and it is subjected to a solidification treatment with cement, in the form of sodium chloride or sodium sulfate.
Cependant, puisque le procédé de l'art antérieur décrit ci-dessus nécessite un traitement de neutralisation, la quantité de résidu résultant augmente et il se pose également un problème consistant en le fait que le sulfate de sodium formé par neutralisation peut être conditionné seulement en une quantité d'environ 30 kg par fût de 200 litres. However, since the prior art method described above requires neutralization treatment, the amount of resulting residue increases and there is also a problem that the sodium sulfate formed by neutralization can be conditioned only by approximately 30 kg per 200 liter drum.
Si le résidu liquide à base d'hydroxyde de sodium peut être solidifié directement sans neutralisation, une quantité d'environ 200 kg d'hydroxyde de sodium peut être conditionnée dans, ou utilisée pour remplir, un fût de 200 litres. Cela évite l'augmentation de la quantité de résidu formée par le traitement de neutralisation, cela permet au résidu d'être conditionné à une plus haute densité comparativement au procédé de l'art antérieur et If the liquid residue based on sodium hydroxide can be solidified directly without neutralization, about 200 kg of sodium hydroxide can be packaged in, or used to fill, a 200 liter drum. This avoids the increase in the amount of residue formed by the neutralization treatment, it allows the residue to be conditioned to a higher density compared to the process of the prior art and
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cela réduit la quantité de résidu solidifié résultant à une valeur égale ou inférieure à 1/6, comparativement au procédé de l'art antérieur de solidification avec du ciment. En résultat, il est prévu que l'espace de stockage du résidu solidifié et le coût de traitement puissent être considérablement réduits. this reduces the amount of solidified residue resulting to a value equal to or less than 1/6, compared to the prior art method of solidification with cement. As a result, it is expected that the storage space of the solidified residue and the processing cost can be considerably reduced.
Lorsque du ciment est ajouté au résidu liquide à base d'hydroxyde de sodium, il se produit un phénomène de prise rapide du ciment dans lequel le résidu liquide à base d'hydroxyde de sodium et le ciment ne peuvent plus être malaxés et aucun résidu solidifié stable ne peut être produit. When cement is added to the liquid residue based on sodium hydroxide, there is a phenomenon of rapid setting of the cement in which the liquid residue based on sodium hydroxide and the cement can no longer be mixed and no residue solidified. stable cannot be produced.
Eu égard à ce qui précède, un objectif de la présente invention consiste à proposer un procédé de traitement de solidification d'un résidu liquide alcalin radioactif, dans lequel un résidu liquide contenant de l'hydroxyde de sodium provenant de la conversion du sodium métallique utilisé dans un réacteur surrégénérateur rapide ou une installation similaire peut être solidifié pour le conditionnement à haute densité. In view of the above, an object of the present invention is to provide a process for the solidification treatment of a radioactive alkaline liquid residue, in which a liquid residue containing sodium hydroxide resulting from the conversion of the metallic sodium used in a fast breeder reactor or similar facility can be solidified for high density conditioning.
Le fond de la présente invention permettant d'attendre cet objectif est décrit ci-dessous. The background of the present invention for achieving this objective is described below.
A ce propos, le procédé de traitement de solidification d'un résidu liquide alcalin radioactif conforme à la présente invention est caractérisé par l'addition de scories granulées de haut fourneau au résidu liquide alcalin radioactif et la solidification du résidu liquide. In this regard, the process for solidification treatment of a radioactive alkaline liquid residue in accordance with the present invention is characterized by the addition of granulated blast furnace slag to the radioactive alkaline liquid residue and the solidification of the liquid residue.
En outre, le procédé de traitement de solidification d'un résidu liquide alcalin radioactif conforme à la présente invention est caractérisé par l'addition de scories granulées de haut fourneau à un résidu liquide d'hydroxyde de sodium et la solidifcation du résidu liquide. Furthermore, the process for the treatment of solidification of a radioactive alkaline liquid residue according to the present invention is characterized by the addition of granulated blast furnace slag to a liquid residue of sodium hydroxide and the solidification of the liquid residue.
De plus, le procédé de traitement de solidification d'un résidu liquide alcalin radioactif conforme à la In addition, the process for solidification treatment of a radioactive alkaline liquid residue in accordance with
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présente invention est caractérisé par l'addition de scories granulées de haut fourneau à un résidu liquide d'hydroxyde de sodium provenant de la conversion du sodium métallique utilisé dans un réacteur surrégénérateur rapide et la solidification du résidu liquide. The present invention is characterized by the addition of granulated blast furnace slag to a liquid sodium hydroxide residue from the conversion of metallic sodium used in a fast breeder reactor and the solidification of the liquid residue.
Dans la présente invention, il est souhaitable que le rapport du résidu liquide alcalin aux scories granulées de haut fourneau ajoutées à ce résidu soit égal à 1 : 1-1,5 en poids. In the present invention, it is desirable that the ratio of the alkaline liquid residue to the granulated blast furnace slag added to this residue is 1: 1-1.5 by weight.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente un schéma d'un exemple d'appareil pour la production d'un résidu solidifié à partir d'un résidu liquide alcalin radioactif. Other characteristics and advantages will emerge from the detailed description which follows, made with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents a diagram of an example of an apparatus for the production of a solidified residue from a radioactive alkaline liquid residue.
La forme préférée de réalisation de la présente invention est décrite ci-après. En résultat du mélange de 30 ml d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (concentration de NaOH : 30 % en poids) à 20 g, 30 g et 40 g de scories granulées de haut fourneau, respectivement, un produit solidifié avantageux a été obtenu. The preferred embodiment of the present invention is described below. As a result of mixing 30 ml of an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH concentration: 30% by weight) with 20 g, 30 g and 40 g of granulated blast furnace slag, respectively, an advantageous solidified product has been obtained.
Les scories granulées de haut fourneau sont constituées de CaO, Sei02, Al2Os, MgO et de composés similaires et comportent une membrane d'hydrates d'aluminosilicates amorphes A-S-H6 (Al203-Si02-6H20) de faible perméabilité sur la surface des particules de scories granulées. Puisque cette membrane supprime la pénétration de l'eau à l'intérieur des particules de scories granulées de haut fourneau et la lixiviation des ions hors des particules, il se produit une moindre hydratation dans une atmosphère usuelle. Granulated blast furnace slag consists of CaO, Sei02, Al2Os, MgO and similar compounds and includes a membrane of amorphous aluminosilicate hydrates AS-H6 (Al203-Si02-6H20) on the surface of the particles of particles. granulated slag. Since this membrane suppresses the penetration of water inside the granulated blast furnace slag particles and the leaching of ions out of the particles, less hydration occurs in a usual atmosphere.
Dans cette forme de réalisation, les ions OH-de l'hydroxyde de sodium sont adsorbés au niveau des particules de scories granulées de haut fourneau en provoquant la rupture de la structure vitreuse des hydrates d'aluminosilicates amorphes et en favorisant la lixiviation In this embodiment, the OH-ions of sodium hydroxide are adsorbed at the level of granulated slag particles from a blast furnace, causing the breakdown of the glass structure of amorphous aluminosilicate hydrates and promoting leaching.
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de CaO, SiO2, Al203, MgO et de composés similaires. En conséquence, la concentration de chacun de ces ions éliminés par lixiviation dans la phase liquide est accrue, ce qui provoque la précipitation de produits d'hydratation de manière continue, et chacun des ions éliminés par lixiviation forme des hydrates de silicate de calcium et des hydrates d'aluminate de calcium donnant un produit solidifié. CaO, SiO2, Al203, MgO and the like. Consequently, the concentration of each of these leached ions in the liquid phase is increased, which causes precipitation of hydration products continuously, and each of the leached ions forms calcium silicate hydrates and calcium aluminate hydrates giving a solidified product.
La présente invention utilise le fait qu'un produit solidifié avantageux peut être obtenu en malaxant une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et des scories granulées de haut fourneau. The present invention makes use of the fact that an advantageous solidified product can be obtained by kneading an aqueous solution of sodium hydroxide and granulated blast furnace slag.
La figure 1 représente un schéma d'un appareil pour la production d'un résidu solidifié à partir d'un résidu liquide alcalin radioactif. L'appareil comprend un réservoir 1 pour fournir un résidu liquide alcalin radioactif, une trémie de stockage 2 pour stocker les scories granulées de haut fourneau, un dispositif de dosage 3 pour introduire de manière dosée le résidu liquide alcalin, un dispositif de dosage 4 pour introduire de manière dosée les scories granulées et un malaxeur 5 pour malaxer le résidu liquide alcalin et les scories granulées. FIG. 1 represents a diagram of an apparatus for the production of a solidified residue from a radioactive alkaline liquid residue. The apparatus comprises a reservoir 1 for supplying a radioactive alkaline liquid residue, a storage hopper 2 for storing the granulated slag from a blast furnace, a metering device 3 for metering the alkaline liquid residue, a metering device 4 for introduce the granulated slag and a kneader 5 in a metered manner to knead the alkaline liquid residue and the granular slag.
Le procédé de traitement de solidification du résidu liquide alcalin radioactif conforme à la présente invention utilisant l'appareil décrit ci-dessus est expliqué ci-après. The process for solidification treatment of the radioactive alkaline liquid residue according to the present invention using the apparatus described above is explained below.
Le résidu liquide alcalin et les scories granulées de haut fourneau dosés, respectivement, par le dispositif de dosage de résidu liquide 3 et le dispositif de dosage de scories granulées 4 sont introduits dans le malaxeur 5, de telle sorte que le rapport du résidu liquide alcalin et des scories granulées de haut fourneau soit par exemple égal à 1 : 1 en poids. The alkaline liquid residue and the granulated blast furnace slag metered, respectively, by the liquid residue metering device 3 and the granulated slag metering device 4 are introduced into the mixer 5, so that the ratio of the alkaline liquid residue and granulated blast furnace slag is for example equal to 1: 1 by weight.
Dans le malaxeur 5, le résidu liquide alcalin radioactif et les scories granulées de haut fourneau sont malaxés pendant une période de temps prédéterminée et le produit malaxé est déchargé dans un fût 6. In the mixer 5, the radioactive alkaline liquid residue and the granulated blast furnace slag are kneaded for a predetermined period of time and the kneaded product is discharged into a drum 6.
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Par les étapes de préparation décrites ci-dessus, le résidu liquide à base d'hydroxyde de sodium et les scories granulées de haut fourneau peuvent être malaxés énergiquement, de telle sorte que l'hydratation de l'hydroxyde de sodium et du C3A (3CaO. Al203) et du C4AF (4CaO. Al203. Fe203), qui sont les ingrédients du ciment des scories granulées de haut fourneau, ne soit pas activée. En résultat, il est possible de produire un résidu solidifié malaxé suffisamment et ayant des propriétés physiques avantageuses. By the preparation steps described above, the liquid residue based on sodium hydroxide and the granulated blast furnace slag can be vigorously kneaded, so that the hydration of sodium hydroxide and of C3A (3CaO . Al203) and C4AF (4CaO. Al203. Fe203), which are the cement ingredients of granulated blast furnace slag, is not activated. As a result, it is possible to produce a sufficiently kneaded solidified residue having advantageous physical properties.
Conformément à la présente invention, un phénomène de prise rapide de ciment d'hydroxyde de sodium est évité en utilisant un effet de durcissement potentiel des scories granulées de haut fourneau qui est engendré par la réaction des scories granulées avec l'agent alcalin, ce qui permet le traitement de solidification du résidu liquide alcalin radioactif. According to the present invention, a phenomenon of rapid setting of sodium hydroxide cement is avoided by using a potential hardening effect of the granulated blast furnace slag which is caused by the reaction of the granulated slag with the alkaline agent, which allows the solidification treatment of the radioactive alkaline liquid residue.
A ce propos, lorsque l'hydroxyde de sodium et les scories granulées de haut fourneau sont malaxés, l'hydroxyde de sodium et le C3A (3CaO. AlzO3) ainsi que le C4AF (4CaO. Al203. Fe203), qui sont les ingrédients de ciment des scories granulées, n'activent pas l'hydratation, ce qui fait qu'un malaxage suffisant est possible et qu'un résidu solidifié ayant des propriétés physiques avantageuses peut être produit aisément. In this regard, when sodium hydroxide and granulated blast furnace slag are kneaded, sodium hydroxide and C3A (3CaO. AlzO3) as well as C4AF (4CaO. Al203. Fe203), which are the ingredients of cement granulated slag, does not activate hydration, so that sufficient mixing is possible and that a solidified residue with advantageous physical properties can be produced easily.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. It goes without saying that the present invention has only been described for explanatory purposes, but in no way limiting, and that numerous modifications can be made thereto without departing from its scope.
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