FR2822287A1

FR2822287A1 - Procede de decontamination de filtres solides a iode

Info

Publication number: FR2822287A1
Application number: FR0103391A
Authority: FR
Inventors: Frederic Devisme; Jean Pierre Donnarel; Aime Vaudano
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: WO2002073629A1; GB2390219A; RU2003130098A; US20040077482A1; RU2280909C2; GB2390219B; GB0320614D0; FR2822287B1; JP2004528548A; US7101822B2; JP4191486B2

Abstract

L'invention concerne un procédé de décontamination de filtres solides à iode contenant de l'iodure d'argent, de l'iodate d'argent et/ ou de l'iode moléculaire physisorbé.Ce procédé consiste à mettre le filtre en contact avec une solution aqueuse d'un agent réducteur choisi parmi l'hydroxylamine, les sels d'hydroxylamine, l'acide ascorbique, les sels d'acide ascorbique, les esters d'ascorbyle, le borohydrure de sodium, l'hypophosphite de sodium, le formaldéhyde, l'urée, l'acide formique, et leurs mélanges, pour extraire l'iode du filtre et le solubiliser dans la solution aqueuse.On peut aussi assurer, simultanément ou successivement, la dissolution de l'argent, dans la solution d'agent réducteur ou dans une autre solution aqueuse appropriée.

Description

PROCEDE DE DECONTAMINATION DE FILTRES
SOLIDES A IODE
DESCRIPTION Domaine technique
La présente invention a pour objet un procédé de décontamination des filtres solides à iode utilisés dans l'industrie nucléaire.

Dans les usines de retraitement de combustibles nucléaires usés, la récupération de l'iode résiduel contenu dans les effluents gazeux sous forme d'iode moléculaire I2 et/ou de composés organiques de l'iode tels que les iodo-alcanes ou iodures d'alkyle, par exemple CH3I, est assurée, avant rejet des effluents gazeux, par des pièges solides minéraux dénommés communément filtres à iode. Il s'agit de cartouches annulaires remplies de billes de silice ou d'alumine poreuses, imprégnées de nitrate d'argent, ces dernières constituant le filtre proprement dit. Dans ces filtres à iode, l'iode réagit avec le nitrate d'argent pour former des composés d'iode tels que l'iodure et l'iodate d'argent avec éventuellement une faible présence d'iode moléculaire I2 physisorbé, l'iodure d'argent étant majoritaire et particulièrement peu soluble dans l'eau.

Ces filtres à iode constituent un déchet solide contaminé en 1 qui ne peut être stocké directement en surface et pour lequel on ne dispose, aujourd'hui, d'aucune matrice pour un entreposage en profondeur.

Il serait donc intéressant de décontaminer ces filtres pour retirer l'iode qu'ils contiennent, ce qui permettrait le déclassement du déchet pour admission dans un stockage de surface après conditionnement dans une matrice appropriée. Pour ce type de conditionnement, par exemple en matrice de ciment, la teneur résiduelle en iode admissible est de 1,3 ou 6,3 mg d'iode par g de filtre, selon le colis choisi.

État de la technique antérieure
G. Modolo et R. Odoj ont décrit dans Proc.

International Conference on Evaluation of Emerging Nuclear Fuel Cycle Systems (Global 1995), 11 au 14 septembre 1995, Versailles, France, vol. 2, pp. 1244-1251 [1] et dans Nuclear Technology, vol. 117, 1997, p. 80-86 [2], la séparation d'iode à partir de filtres à iode de ce type par extraction au moyen de sulfure de sodium ou d'hydrazine, ou par réduction par l'hydrogène.

L'objectif des travaux rapportés par Modolo et al. était uniquement la récupération en solution du maximum d'iode 129 afin de le transmuter en réacteur et d'en réduire ainsi la durée de nocivité et non pas la décontamination du support solide poreux.

Dans le cas du sulfure de sodium, on convertit l'iodure d'argent en sulfure d'argent insoluble et en iodure de sodium soluble, mais ce procédé présente l'inconvénient de conduire à des effluents contenant des sulfures qui peuvent provoquer une corrosion des installations et des précipitations parasites.

Dans le cas d'un traitement thermique réducteur par l'hydrogène, l'obtention d'un facteur de décontamination intéressant (170 soit 0, 77 mg d'iode/g de filtre, c'est-à-dire 0, 6% de la teneur initiale de 128 mg d'iode par g de filtre) nécessite d'opérer à une température supérieure à 500OC pendant 6 heures, mais se heurte alors à la volatilisation croissante de AgI. La teneur volumique en hydrogène des mélanges gazeux utilisés (N2-H2 à débit constant) est de 10 à 100%, ce qui pose certains problèmes compte tenu des risques liés à la mise en oeuvre d'hydrogène et à la corrosion, à l'échelle industrielle.

Dans le cas de l'hydrazine, on utilise des solutions aqueuses d'hydrazine comme agent réducteur pour réduire la cation Ag+ en argent métallique en libérant de l'iode à l'état d'iodure soluble.

Cependant, la plus faible teneur résiduelle en iode observée est de 1,9 mg d'iode par g de filtre, soit 1,5% de la teneur initiale de 128 mg d'iode par g de filtre, et un facteur de décontamination de 67.

De plus, ce procédé est lourd car il fait appel à des traitements répétés (plusieurs lavages successifs avec des solutions fortement concentrées en hydrazinebase, N2H4 à 5 mol. L-l, entrecoupés de séquences de décantation puis de filtration des billes solides).

Par ailleurs, les auteurs observent des vapeurs violettes au-dessus de la solution correspondant à un dégagement d'iode qui n'est donc pas totalement récupéré en solution sous forme d'iodure, ce qui rend nécessaire un traitement des gaz pour récupérer l'iode.

Ainsi, ce procédé ne permet pas d'obtenir une

séparation suffisante de l'iode pour déclasser ces déchets. De plus, l'hydrazine peut conduire à la formation d'azotures instables avec des risques d'explosion.

La présente invention a précisément pour objet un procédé hydrométallurgique (voie humide) de traitement d'un filtre à iode, qui permet d'obtenir une décontamination suffisante des filtres solides à iode, par exemple une teneur résiduelle en iode inférieure ou égale à 1,1 mg d'iode par g de filtre pour un filtre saturé en iode, qui a une teneur initiale de 140 mg d'iode par g de sorbant.

Exposé de l'invention
L'invention a pour objet un procédé de décontamination d'un filtre solide à iode contenant de l'iodure d'argent, de l'iodate d'argent et/ou de l'iode moléculaire physisorbé, qui consiste à mettre le filtre en contact avec une solution aqueuse d'un agent réducteur choisi parmi l'hydroxylamine, les sels d'hydroxylamine, par exemple le nitrate d'hydroxylammonium, l'acide ascorbique, les sels d'acide ascorbique tels que l'ascorbate de sodium, les esters d'ascorbyle tel que le palmitate d'ascorbyle, le borohydrure de sodium, l'hypophosphite de sodium, le formaldéhyde, l'urée, l'acide formique et leurs mélanges, pour extraire l'iode du filtre et le solubiliser dans la solution aqueuse.

Selon l'invention, on utilise ainsi un agent réducteur pour transformer les composés d'iode inclus

dans ou présents sur le filtre solide en une partie soluble constituée par les anions iodures et en une partie insoluble constituée par l'argent sous forme métallique, qui reste majoritairement dans les pores du filtre.

Dans le procédé de l'invention, le choix d'un autre réducteur que l'hydrazine employée dans les documents [1] et [2] permet d'éviter les problèmes de sécurité posés par l'emploi de ce réactif, soit son instabilité en solution nitrique, liée à la formation potentielle d'azotures explosifs. De plus, la destruction des solutions usagées d'hydrazine est délicate et génératrice d'effluents gênants, en particulier lors de l'utilisation de nitrites en grand excès en milieu acide.

En revanche, l'utilisation, conformément à l'invention, d'hydroxylamine et, surtout d'acide ascorbique (ou vitamine C) ainsi que de leurs sels et dérivés ne présente pas ces inconvénients. L'emploi de l'acide ascorbique est tout à fait sûr. Quant à l'hydroxylamine, seules des conditions très particulières de concentration, température et confinement peuvent conduire à des réactions violentes mais facilement évitables par les règles élémentaires de précautions respectées par tout bon praticien (bonne mise à l'évent, en particulier) ; en aucun cas, il n'y a génération d'azotures. La destruction de ces réactifs est aisée. Elle ne s'impose pas forcément pour l'acide ascorbique mais peut être effectuée en milieu basique à température modérée ; l'hydroxylamine, en solution diluée, peut être dégradée également en milieu alcalin,

comme l'acide ascorbique, ou par oxydation douce, par exemple, par l'eau oxygénée en milieu légèrement acidulé. L'acide ascorbique et l'hydroxylamine sont donc tout à fait compatibles avec les traitements des effluents des usines de retraitement de combustibles nucléaires usés.

De plus, le procédé de l'invention est facile à mettre en oeuvre et conduit à une teneur résiduelle en iode nettement inférieure aux normes admissibles pour permettre le déclassement du déchet.

Les filtres solides susceptibles d'être traités par le procédé de l'invention peuvent être de divers types, ils peuvent comprendre un support minéral ou organique. A titre d'exemples de support minéral, on peut citer les céramiques, en particulier poreuses, telles que la silice, l'alumine, d'autres oxydes céramiques, ainsi que des carbures et nitrures.

A titre d'exemple de support organique, on peut citer des supports polymériques constitués de résines organiques, par exemple des résines échangeuses d'ions.

Ces supports sont imprégnés de nitrate d'argent

qui réagit avec l'iode pour former des composés d'iode tels que l'iodure et l'iodate d'argent.

Ainsi, le filtre à iode se charge d'iode radioactif provenant d'effluents gazeux tels que ceux des usines de retraitement de combustibles nucléaires usés. Il est généralement constitué de billes poreuses de silice ou d'alumine, contenant de l'iodure d'argent, de l'iodate d'argent et/ou de l'iode moléculaire physisorbé.

Selon l'invention, on effectue les réactions de réduction suivantes pour récupérer l'iode en solution aqueuse :

- Agi + e'- Ag (,) + r (aq) (demi-réaction 1) potentiel standard, Eo, =-0, 1522 V/ENH - AgI03 + e'- Ag (c) + 103' (aq) (demi-réaction 2) potentiel standard, Eo, = +0, 354 V/ENH - Ag (, q) + A, (c) (demi-réaction 3) potentiel standard, EO3 = +0, 7991 V/ENH C > c - I03'+ 3 Hz 0+ 6e'-'1'+ 6 OH- (demi-réaction 4) potentiel standard, Eo4 = +0, 257 V/ENH (en milieu basique) en milieu basique, l'iode moléculaire se dismute en iodure et iodate, la réduction est donc ramenée à celle de l'anion IO3-.

Pour effectuer ces réactions, tout agent réducteur de potentiel standard ou de potentiel apparent, dans une gamme de pH adéquate, inférieur à EO1 (qui est le potentiel le plus faible) convient si le mécanisme de réduction implique directement l'iodure d'argent AgI.

Si c'est en fait le cation Ag+ résultant de la dissociation de AgI qui est réduit, le potentiel de l'agent réducteur doit alors être inférieur à EO4 pour qu'il soit oxydé par toutes les espèces d'iode et d'argent présentes qui correspondent aux demi-réactions 2,3 et 4. Si la réduction de l'iodate implique directement AgIO3, le potentiel maximal de l'agent réducteur peut être théoriquement relevé jusqu'à EO2-
Les agents réducteurs utilisés dans l'invention répondent à ces caractéristiques et conviennent donc pour solubiliser l'iode sous forme d'iodure dans la solution aqueuse.

Parmi ces agents réducteurs, on préfère l'hydroxylamine et l'ascorbate de sodium.

L'hydroxylamine présente l'avantage de donner des produits d'oxydation gazeux inertes qui sont l'azote (N2) et le protoxyde d'azote (N2O).

On peut aussi noter que l'emploi des agents réducteurs tels que l'hydroxylamine, l'acide ascorbique, leurs sels et leurs dérivés est intéressant car ils appartiennent à la famille des composés organiques hydrosolubles contenant uniquement C, H, 0 et N, qui peuvent être détruits sans formation de produits corrosifs et sans augmenter la charge saline des solutions d'effluents.

Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, il suffit d'immerger le filtre solide à iode dans la solution aqueuse d'agent réducteur ayant un pH approprié. On peut aussi faire circuler la solution aqueuse à travers le filtre.

Généralement, on utilise une solution aqueuse dont le pH est ajusté à une valeur située dans la gamme allant de 10 à 14.

Ceci peut être effectué au moyen d'une base minérale, par exemple de la soude, ou d'une base organique hydrosoluble telle que l'hydroxyde de tétraméthylammonium, l'ammoniaque ou autre. Cette solution est choisie comme l'agent réducteur pour limiter, de préférence, la dégradation du support dont la dissolution partielle lors du traitement pourrait conduire à une reprécipitation inopportune dans les stades suivants de traitement des solutions.

De préférence, on utilise une solution de soude (hydroxyde de sodium) ayant un pH allant de 10 à 14.

La concentration en agent réducteur de cette solution aqueuse est choisie de façon à assurer la solubilisation de l'iode dans les meilleures

conditions. Généralement, cette concentration est de 0, 5 à 2 mol. L -1.

Pour la mise en contact, on utilise de préférence de 40 à 250 ml de solution aqueuse par g de filtre.

Le traitement réducteur de mise en solution peut être effectué à la température ambiante ou à une température supérieure, de préférence à une température de 25 à 60OC, pendant une durée de 15 minutes environ à 4 heures, par exemple d'environ 30 minutes à 2 h.

En opérant dans ces conditions, la teneur résiduelle en iode du filtre solide est inférieure ou égale à 1,1 mg par g de filtre, ce qui correspond à un facteur de décontamination égal ou supérieur à 127 pour une teneur initiale de 140 mg d'iode par gramme de filtre. La teneur en argent est comprise entre 100 et 120 mg par g de filtre pour une teneur initiale d'environ 125 mg.

Après cette mise en contact du filtre solide à iode avec la solution aqueuse d'agent réducteur, on effectue généralement un rinçage du filtre décontaminé au moyen d'eau ou d'une solution aqueuse ayant un pH supérieur ou égal à 7.

Ce rinçage peut être suivi, si nécessaire, d'un séchage, par exemple par simple égouttage ou par circulation d'air, selon le taux d'humidité résiduelle admissible pour le conditionnement en vue d'un stockage de surface.

Lorsque le filtre à iode solide contient du nitrate d'argent non converti, on peut effectuer préalablement un traitement de mise en solution du nitrate d'argent dans une solution acide diluée telle

qu'une solution d'acide nitrique 0, 1M, avant de réaliser le traitement réducteur. Ceci permet de dissoudre le nitrate d'argent non converti et de réduire ainsi les quantités de réactifs employés ensuite, qui sinon serviraient également à la réduction du nitrate d'argent en argent métallique, en consommant inutilement une fraction de l'agent réducteur.

S'il est pratiqué, ce traitement préalable doit être suivi d'un rinçage soigneux à l'eau du filtre à iode pour réduire la consommation de base ensuite.

Selon une variante de réalisation du procédé de l'invention, si l'on veut pratiquer une décontamination plus poussée du filtre, on effectue de plus une dissolution de l'argent présent dans le filtre, dans une solution aqueuse.

Ceci peut être effectué, après avoir séparé le filtre solide de la solution aqueuse d'agent réducteur, en mettant en contact le filtre ainsi séparé avec une solution de dissolution de l'argent.

Des solutions susceptibles de convenir sont par exemple des solutions acides oxydantes. On peut utiliser en particulier une solution nitrique ou une solution ayant un potentiel Rédox supérieur à +0,7991 V/ENH qui n'oxyderait pas l'ion iodure.

Cette solution peut être une solution d'acide nitrique, ayant une concentration en acide nitrique de 2 à 6 mol. Li.

On peut aussi effectuer simultanément cette dissolution de l'argent dans la solution aqueuse d'agent réducteur, par exemple en ajoutant à cette

solution aqueuse un agent complexant l'argent, par exemple du cyanure de potassium.

Lorsqu'on effectue successivement le traitement réducteur et la dissolution de l'argent, on peut réaliser au moins deux fois le cycle comprenant les étapes suivantes : a) traitement réducteur du filtre à iode par une solution aqueuse de l'agent réducteur, ayant un pH de 10 à 14, b) séparation du filtre de la solution aqueuse, et c) dissolution de l'argent par immersion du filtre séparé dans l'étape b), dans une solution d'acide nitrique ayant une concentration en acide nitrique de 2 à 6 moles/L.

Dans ce cas, on immerge le filtre à iode alternativement dans une solution aqueuse réductrice et dans une solution aqueuse acide pour effectuer un ou plusieurs cycles de réduction-dissolution.

La solution réductrice réduit l'iodure d'argent en argent métallique qui reste majoritairement dans les pores du support solide, les obstruant partiellement et limitant le processus de décontamination. La solution d'acide nitrique a pour effet de dissoudre l'argent métallique, permettant ainsi l'avancement de la réaction de réduction au cycle suivant.

On peut effectuer deux ou trois cycles avec ou sans lavage nitrique final, d'où un abaissement très important de la teneur résiduelle en iode dans le filtre.

De préférence, dans ce mode de réalisation du procédé de l'invention, on effectue des rinçages soigneux du filtre à iode solide dans l'eau, après chaque traitement réducteur ou acide, pour réduire les consommations de base et d'acide nitrique, car une solution réductrice acide est inopérante.

Lorsqu'on effectue simultanément le traitement réducteur et la dissolution de l'argent, on traite le filtre à iode dans une solution aqueuse ayant un pH de 10 à 14, contenant l'agent réducteur et un cyanure-tel que le cyanure de potassium, pour dissoudre simultanément l'argent métallique dans la solution aqueuse.

Cette dissolution simultanée est avantageuse par rapport aux traitements successifs de réduction et dissolution car elle ne nécessite qu'une seule solution et permet donc d'éviter les alternances de traitement réducteur et de lavage acide. Cela se traduit par des rinçages moins nombreux et une nette diminution des volumes de solutions employés et des volumes d'effluents à traiter en aval.

Le procédé de l'invention est avantageux car il est suffisamment efficace pour ne pas nécessiter l'ouverture de la cartouche contenant les billes de piège minéral. Tout au plus, une circulation forcée des solutions au travers de la cartouche peut faciliter et accélérer l'opération de décontamination- ; sinon un simple trempage peut suffire. Après rinçage et séchage, le filtre décontaminé peut être conditionné directement dans du ciment. La formation de fines minérales à

partir des billes du support (désagrégation partielle) peut nécessiter une filtration des solutions utilisées.

Par sécurité, lors des lavages acides (lavage préalable du filtre pour dissoudre le nitrate d'argent non converti et dissolution de l'argent métallique entre deux traitements réducteurs), on peut parer à un éventuel relâchement d'iode en effectuant un lavage basique des gaz dont l'effluent peut être mélangé à la solution utilisée pour le traitement réducteur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture des exemples suivants, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif.

Exposé détaillé des modes de réalisation.

Les exemples 1 à 5 donnés ci-dessous portent sur le traitement, par le procédé de l'invention, de 10 grammes de filtre constitué de billes d'alumine poreuse contenant 140 mg d'iode par g de filtre chargé.

Le filtre contient environ 12,5% d'argent élémentaire en masse, initialement sous forme de nitrate ; 140 mg d'iode élémentaire par gramme de filtre correspondent à la saturation du filtre, c'est-à-dire à la conversion totale du nitrate d'argent en iodure et iodate d'argent solides dans la porosité. Les réducteurs utilisés sont l'ascorbate de sodium (exemples 1 à 4) et le nitrate 'd'hydroxylammonium ou NHA (NH30H, NO-3) dans l'exemple 5.

Exemple 1
On effectue le traitement réducteur en immergeant le filtre (contenu dans une enveloppe de toile métallique semblable à celle de la cartouche filtrante réelle) dans 40 ml de solution réductrice à 2 moles d'ascorbate par litre, pH = 14, pendant 4 heures à 60 C ; il n'y a pas circulation de la solution ni mouvement des billes. Le rapport de la masse de filtre au volume de solution est de 250 g par litre. On évacue la solution réductrice et le filtre étant toujours dans son enveloppe, on effectue un rinçage à l'eau ou avec une solution de pH 7. La teneur résiduelle en iode dans le filtre est alors mesurée : elle est de 0,8 mg par gramme, ce qui correspond à un facteur de décontamination de 175.

Exemple 2
On effectue le traitement réducteur en immergeant le filtre (contenu dans une enveloppe de toile métallique semblable à celle de la cartouche filtrante réelle) dans 250 ml de solution réductrice à 0,5 mole d'ascorbate par litre, pH = 14, pendant 4 heures à 60 C ; il n'y a pas circulation de la solution ni mouvement des billes. Le rapport de la masse de filtre au volume de solution est de 40 g par litre. On évacue la solution réductrice et, le filtre étant toujours dans son enveloppe, on effectue un rinçage à l'eau ou avec une solution de pH 7, puis un séchage. La teneur résiduelle en iode dans le filtre est alors mesurée : elle est de 1,1 mg par gramme, ce qui correspond à un facteur de décontamination de 127.

Exemple 3
On effectue le traitement réducteur en immergeant le filtre (contenu dans une enveloppe de toile métallique semblable à celle de la cartouche filtrante réelle) dans 250 ml de solution réductrice à 2 moles d'ascorbate par litre, pH = 11, pendant 4 heures à 60OC ; il y a circulation de la solution mais pas de mouvement des billes. Le rapport de la masse de filtre.

Exemple 4
On effectue le traitement réducteur en immergeant le filtre (contenu dans une enveloppe de toile métallique semblable à celle de la cartouche filtrante réelle) dans 40 ml de solution réductrice à 2 moles d'ascorbate par litre, pH = 11, pendant 4 heures à 60 C ; il n'y a pas circulation de la solution ni mouvement des billes. Le rapport de la masse de filtre au volume de solution est de 250 g par litre. On évacue la solution réductrice et, le filtre étant toujours dans son enveloppe, on effectue un rinçage à l'eau ou avec une solution de pH > 7, puis un séchage. La teneur résiduelle en iode dans le filtre est alors mesurée : elle est de 0,7 mg par gramme, ce qui correspond à un facteur de décontamination de 200.

Exemple 5
On effectue le traitement réducteur en immergeant le filtre (contenu dans une enveloppe de toile métallique semblable à celle de la cartouche filtrante réelle) dans 250 ml de solution réductrice à 2 moles de

nitrate d'hydroxylammonium ou NHA (NH : 30H\ N0*3) par litre, pH = 13, pendant 4 heures à 250C ; il n'y a pas circulation de la solution ni mouvement des billes. Le rapport de la masse de filtre au volume de solution est de 40 g par litre. On évacue la solution réductrice et, le filtre étant toujours dans son enveloppe, on effectue un rinçage à l'eau ou avec une solution de

pH 7.

La teneur résiduelle en iode dans le filtre est alors mesurée : elle est de 2,0 mg par gramme, ce qui correspond à un facteur de décontamination de 70.

On observe donc une efficacité de décontamination en une seule attaque à température ambiante, très voisine de celle obtenue par Modolo et al. avec plusieurs attaques en température.

Les résultats obtenus dans les exemples 1 à 5 montrent que l'emploi d'un seul et unique lavage basique réducteur par simple trempage du filtre, utilisant les agents réducteurs constitués d'acide ascorbique ou de sels d'acide ascorbique, d'esters d'ascorbyle ou encore d'hydroxylamine et de ses sels, confère un réel avantage par rapport au procédé utilisé par Modolo à partir de l'hydrazine.

Ainsi, le procédé de l'invention permet déjà d'aller bien au-delà des spécifications imposées pour le stockage en surface puisque les teneurs mesurées lors des essais atteignent des valeurs aussi faibles que 0,7 mgI/g de filtre (facteur de

décontamination = 200. pour une teneur initiale en iode de 140 mg. g-1) ou un peu plus selon les conditions opératoires. Ces valeurs sont toujours plus faibles

d'environ la moitié que celles obtenues par Modolo et al. avec le procédé mettant en oeuvre l'hydrazine qui, par ailleurs, ne serait pas assez performant pour permettre le déclassement des filtres dans tous les cas de conditionnement.

Par ailleurs, le procédé de l'invention consiste en un lavage basique réducteur unique par simple trempage de la cartouche filtrante entière dans une cuve, extrêmement simple de mise en oeuvre (absence de séquences alternées de décantation/filtration/lavage comme le propose Modolo).

Enfin, il n'a jamais été observé de vapeurs violettes issues de la désorption intempestive ou incontrôlée d'iode dans les gaz lors de la mise en oeuvre du procédé par les réducteurs précités étant donné le pH utilisé, suffisamment élevé pour provoquer la dismutation de l'iode moléculaire et/ou sa réduction ou celle de l'iodate.

Les exemples 6 à 9 qui suivent, illustrent une décontamination poussée des filtres à iode par mise en oeuvre de la variante de réalisation du procédé de l'invention.

Exemple 6
Dans cet exemple, on utilise la variante de réalisation du procédé de l'invention comprenant de plus la dissolution de l'argent, pour traiter un filtre à iode de 70 kg, constitué de billes d'alumine poreuse, contenant 140 mg d'iode par g de A1203 (filtre contenant environ 12,5 % d'argent en masse, initialement sous forme de nitrate ; 140 mg d'iode par gramme de A1203

correspondent à la saturation du filtre, c'est-à-dire la conversion totale du nitrate d'argent en iodure et iodate d'argent).

Dans la première étape, on effectue le traitement réducteur en immergeant le filtre à iode dans une solution de soude ayant un pH de 13, contenant 2 mol/L d'hydroxylamine, à une température de 60OC, pendant 30 minutes environ. On retire alors le filtre à iode de la solution, on le rince à l'eau et on effectue ensuite la deuxième étape de traitement acide en immergeant le filtre à iode rincé dans une solution aqueuse contenant

6 mol/L d'acide nitrique, à une température de 60OC, pendant 15 minutes environ. On retire ensuite le filtre à iode de cette solution et on le soumet à un rinçage à l'eau.

On recommence deux fois le cycle de traitement complet décrit ci-dessus comprenant le traitement réducteur et le traitement acide.

En fin d'opération la teneur résiduelle en iode du filtre à iode est inférieure à 0,03 mg d'iode par gramme du support solide (30 ppm) et sa teneur en argent est du même ordre mais légèrement supérieure, soit inférieure ou égale à 100 ppm.

Les volumes maximaux de solutions nécessaires pour les traitements et les rinçages sont de l'ordre du m3 pour ce filtre de 70 kg.

L'argent présent dans les solutions nitriques issues du traitement de dissolution, représente environ 8,4 kg. Il peut être récupéré ainsi de façon quasiquantitative.

Exemple 7
On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 6, pour traiter un filtre identique mais on utilise pour le traitement réducteur une solution de soude ayant un pH de 13 contenant 2 mol/L d'ascorbate de sodium au lieu d'hydroxylamine.

Les résultats obtenus sont identiques à ceux de l'exemple 6.

Exemple 8
Dans cet exemple, on traite un filtre à iode de 70 kilogrammes, contenant 140 mg d'iode par g de A1203 en réalisant simultanément la dissolution de l'argent.

Dans ce cas, on immerge le filtre dans une solution de soude, ayant un pH de 13 et contenant 2 mol/L d'hydroxylamine et 4 mol/L de cyanure de potassium KCN, à une température de 60 C pendant environ quatre heures, puis on l'extrait de la solution et on le rince.

Dans ces conditions, on obtient en fin d'opération, un filtre dont la teneur résiduelle en iode est inférieure ou égale 0,030 mg d'iode par gramme de filtre (soit 30 ppm). L'argent est également récupéré de façon quasi-quantitative dans la solution de soude.

Exemple 9
On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 8, pour traiter un filtre identique mais on utilise de l'ascorbate de sodium au lieu d'hydroxylamine, à une concentration de 2 mol/L.

On obtient des résultats équivalents. Le procédé de l'invention est donc très intéressant car il permet d'atteindre un taux de décontamination en iode très élevé tout en étant facile à mettre en oeuvre puisque la décontamination est effectuée en solution aqueuse dans une simple cuve.

Par ailleurs, les effluents générés par ce procédé sont compatibles avec les effluents des usines de retraitement de combustibles nucléaires.

Dans la variante du procédé selon laquelle on assure la dissolution de l'argent au moyen de cyanure, il faut s'assurer que la solution ne sera jamais acidifiée ultérieurement afin d'éviter le dégagement d'acide cyanhydrique. Le mieux est de détruire le cyanure immédiatement après la décontamination et la séparation du filtre décontaminé. Ceci peut être effectué par addition de sulfate ferreux en excès qui conduit aux complexes stables hexacyanoferrate (II).

Références citées

[1] : G. Modolo et R. Odoj, Proc. International Conference on Evaluation of Emerging Nuclear Fuel Cycle Systems (Global 1995), 11 au 14 septembre 1995, Versailles, France, vol. 2, pp.

1244-1251.

[2] Nuclear Technology, vol. 117,1997, p. 80-86

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de décontamination d'un filtre solide à iode contenant de l'iodure d'argent, de l'iodate d'argent et/ou de l'iode moléculaire physisorbé, qui consiste à mettre le filtre en contact avec une solution aqueuse d'un agent réducteur choisi parmi l'hydroxylamine, les sels d'hydroxylamine, l'acide ascorbique, les sels d'acide ascorbique, les esters d'ascorbyle, le borohydrure de sodium, l'hypophosphite de sodium, le formaldéhyde, l'urée, l'acide formique, et leurs mélanges, pour extraire l'iode du filtre et le solubiliser dans la solution aqueuse.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'agent réducteur est l'ascorbate de sodium.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'agent réducteur est l'hydroxylamine ou le nitrate d'hydroxylammonium.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la solution aqueuse a un pH de 10 à 14.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la concentration en agent réducteur de la solution aqueuse est de 0,5 à 2 mol. L-'.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le filtre solide à iode comporte un support solide minéral poreux à base de silice ou d'alumine imprégné de nitrate d'argent.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel, le filtre à iode comprenant du nitrate d'argent non converti en iodure et/ou iodate d'argent, on soumet préalablement le filtre à un traitement de dissolution du nitrate d'argent dans une solution acide diluée, avant d'effectuer la mise en contact du filtre avec la solution aqueuse d'agent réducteur.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel on effectue de plus une dissolution de l'argent présent dans le filtre, dans une solution aqueuse.

9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on réalise la dissolution de l'argent dans une autre solution aqueuse que celle de l'agent réducteur, après avoir séparé le filtre de la solution aqueuse d'agent réducteur, en mettant en contact le filtre ainsi séparé avec une solution de dissolution de l'argent.

10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la solution de dissolution de l'argent est une solution d'acide nitrique ayant une concentration en acide

1 nitrique de 2 à 6 mol. L-l.

11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on réalise au moins deux fois le cycle comprenant les étapes suivantes : a) traitement réducteur du filtre à iode par une solution aqueuse de l'agent réducteur, ayant un pH de 10 à 14, b) séparation du filtre de la solution aqueuse, et c) dissolution de l'argent par immersion du filtre séparé dans l'étape b), dans une solution d'acide nitrique ayant une concentration en acide nitrique de 2 à

6 mol. L.

12. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on réalise simultanément la dissolution de l'argent dans la solution aqueuse d'agent réducteur, cette dernière comprenant de plus un agent complexant l'argent.

13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'agent complexant l'argent est du cyanure de potassium.