FR2925753A1 - Dispositif et procede pour le conditionnement de dechets nucleaires - Google Patents

Abstract

Dispositif (1) pour le conditionnement de déchets nucléaires, comprenant un conteneur (3) en béton dont la paroi interne délimite une cavité dans laquelle est logée une cuve métallique (2),le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un récipient (4), réalisé en polymère thermoplastique de morphologie sphérolitique, placé à l'intérieur de la cuve métallique (2) et destiné à recevoir les déchets.Un tel dispositif permet d'assurer un confinement optimal tout en préservant une intégrité structurale et une résistance mécanique sur une période d'au moins une centaine d'années, et ce notamment malgré la présence d'espèces chimiquement agressives.L'invention concerne également un procédé de conditionnement de déchets nucléaires à l'aide du dispositif (1).

Description

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se situe dans le domaine des dispositifs de conditionnement de déchets nucléaires destinés à être transportés, stockés ou entreposés. Elle concerne en particulier un dispositif de conditionnement de déchets nucléaires comprenant des matières radioactives et des espèces chimiquement agressives. ETAT DE LA TECHNIQUE Les dispositifs de conditionnement de déchets nucléaires doivent répondre à des critères réglementaires stricts visant notamment à garantir, dans la plupart des circonstances, la protection radiologique du public et des opérateurs qui les manipulent. En particulier, sur une période de plusieurs centaines d'années ou lors d'un test réglementaire consistant en une chute de 1,2 mètres, ils ne doivent pas présenter de dégradation notable de leur structure qui remettrait en cause leur résistance mécanique, voire le confinement des déchets qu'ils contiennent une fois entreposés sur un site de stockage et/ou d'entreposage. Dans ce but, la demande de brevet FR 2801133 décrit un dispositif pour le conditionnement de déchets nucléaires constitués par des matières radioactives de faible et moyenne activité. Ce dispositif comprend un conteneur en béton renforcé par des fibres métalliques dont la paroi interne délimite une cavité dans laquelle est logé un fût métallique. Il est muni d'une ouverture pratiquée dans le conteneur et le fût, ouverture qui peut être obturée par un couvercle en vue d'assurer le confinement des matières radioactives. 1 Dans le cas particulier où les matières radioactives sont dites homogènes , c'est à dire sous forme de déchets nucléaires qui sont liquides ou qui présentent une certaine fluidité (tel que par exemple un effluent liquide, un concentrat ou une boue), leur conditionnement dans un tel dispositif comprend deux étapes. Dans la première étape, les déchets nucléaires sont mélangés à un mortier de ciment hydraulique afin de former un coulis. Ce coulis est introduit dans le fût métallique, dans lequel, après solidification, il forme une matrice cimentaire enrobant les déchets. Lors de la seconde étape de conditionnement, le fût métallique est disposé dans le conteneur et un mortier de complétion est coulé de manière à garnir tous les espaces vides du dispositif de conditionnement. Ce dispositif pour le conditionnement de matières radioactives présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, la solidification du coulis de ciment s'accompagne d'une élévation de température (due à la chaleur d'hydratation) pouvant atteindre jusqu'à 96°C au coeur de la matrice cimentaire. Il en résulte un choc thermique sur le fût métallique qui peut se traduire par la dégradation de sa structure. Or, une défaillance dans cette structure n'est pas facilement décelable avant utilisation et peut être préjudiciable sur le long terme à la bonne tenue mécanique du dispositif de conditionnement dans son ensemble. Le protocole d'exploitation de ce dispositif impose de travailler dans deux ateliers différents et adaptés à chaque étape de conditionnement, avec des transferts entre ces ateliers nécessitant des opérations de manutentions lourdes, ce qui augmente les risques pour les opérateurs (notamment un risque de blessures liés à la manutention proprement dite ou un risque d'irradiation lié à la nature des déchets nucléaires en cas de mauvaise manipulation).

Par ailleurs, un tel dispositif de conditionnement peut s'avérer inadapté lorsque les matières radioactives sont accompagnées d'espèces chimiquement agressives vis à vis du dispositif de conditionnement, ce qui est le plus souvent le cas pour les déchets nucléaires dits homogènes .

En effet, même après la solidification du coulis, la matrice cimentaire contient toujours une quantité d'eau présente sous forme de solution interstitielle qui est le plus souvent alcaline. Cette solution peut permettre aux matières radioactives et/ou aux espèces chimiquement agressives de migrer et d'entrer en contact avec le fût métallique et/ou le conteneur en béton. De par leur agressivité chimique, ces espèces peuvent provoquer à plus ou moins long terme la dégradation et la fragilisation du dispositif de conditionnement.

Enfin, si ces espèces contiennent des ions sulfates, la solution interstitielle peut consister en une solution alcaline d'ions sulfates qui peut interagir avec l'aluminate de calcium du ciment et former au sein de la matrice cimentaire un sulfoaluminate de calcium appelé ettringite. La formation de ce dernier a pour effet de provoquer l'expansion de la matrice cimentaire, ce qui peut aboutir à sa dégradation, voire à celle du fût métallique et/ou du conteneur en béton.

Bien entendu, toute dégradation et fragilisation précitée d'un élément du dispositif de conditionnement peut mener à la perte de confinement des déchets et/ou des matières qu'il contient. Elle doit donc dans la mesure du possible être limitée voire empêchée.

EXPOSE DE L'INVENTION Un des buts de l'invention est donc de fournir un dispositif pour le conditionnement de déchets nucléaires qui préserve une intégrité structurale et une résistance mécanique permettant d'assurer le confinement de ces déchets sur une période d'au moins une centaine d'années, en particulier lorsque ces déchets comprennent des espèces chimiquement agressives. Un autre but de l'invention est de réaliser un procédé 10 de conditionnement de déchets nucléaires à l'aide du dispositif de l'invention. L'objet de l'invention concerne ainsi un dispositif pour le conditionnement de déchets nucléaires, comprenant un conteneur en béton dont la paroi interne délimite une cavité 15 dans laquelle est logée une cuve métallique, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un récipient qui est réalisé en polymère thermoplastique de morphologie sphérolitique. Ce récipient est placé à l'intérieur de la cuve métallique et est destiné à recevoir les déchets. 20 Au sens de l'invention, on désigne par polymère thermoplastique de morphologie sphérolitique (appelé polymère thermoplastique ci-après) un polymère thermoplastique semi-cristallin comprenant essentiellement des sphérolites, ces derniers étant des agrégats 25 polycristallins constitués de cristallites radiales, séparées par de la phase amorphe, qui croissent à partir d'un centre pour occuper l'espace offert. Un sphérolite se présente généralement sous la forme d'un disque ou d'une sphère dont le contour est polygonal ou essentiellement 30 circulaire. Cette structure du polymère thermoplastique lui confère une résistance optimale vis-à-vis de l'ensemble des solvants organiques et des produits alcalins. 4 Préférentiellement, le polymère thermoplastique est essentiellement (c'est à dire à plus de 80 %) constitué de sphérolites de diamètre moyen supérieur à 50 pm, diamètre préférentiellement compris entre 100 pm et 500 gym. Le diamètre moyen peut être mesuré par microscopie électronique après cryofracture du polymère thermoplastique.

Avantageusement, un tel diamètre confère au polymère thermoplastique d'excellentes propriétés mécaniques tel qu'un module de Young supérieur à 550 MPa (préférentiellement compris entre 750 MPa et 1500 MPa, encore plus préférentiellement entre 750 MPa et 1000 MPa), une imperméabilité maximale avec des flux de transfert d'eau inférieurs à 10- 3 mol/m2/jour et un coefficient de perméation à l'eau inférieur à 10-12 m2/s.

Ce diamètre est préférentiellement obtenu grâce à la mise en œuvre d'un procédé de rotomoulage pour réaliser le polymère thermoplastique, procédé qui permet d'atteindre des sphérolites de diamètre moyen supérieur à 50 pm.

Au sens de l'invention, on désigne par déchets nucléaires des déchets issus de l'industrie nucléaire qui comprennent obligatoirement des matières radioactives et éventuellement des espèces chimiquement agressives. Optionnellement, au moins un des déchets nucléaires peut constituer à la fois une matière radioactive et une espèce chimiquement agressive.

Préférentiellement, ces déchets nucléaires sont enrobés dans une matrice cimentaire lorsqu'ils sont contenus dans le dispositif de conditionnement de l'invention.

Ces espèces sont dites chimiquement agressives en ce sens qu'elles peuvent donner lieu à des réactions chimiques corrosives et altérer la microstructure ou la structure à l'échelle atomique de la cuve métallique et/ou du conteneur en béton.

Un des caractères essentiels de l'invention réside dans le fait que le polymère thermoplastique selon l'invention confère au récipient plusieurs avantages, à savoir qu'à l'aide de modélisations numériques, les demandeurs ont pu constater que sur une période d'au moins une centaine d'années un tel récipient : - préserve au mieux son intégrité et ses propriétés mécaniques malgré i) le choc thermique résultant de la solidification d'un coulis de ciment destiné à former une matrice cimentaire, ii) les rayonnements émis par les matières radioactives provoquant des réactions de radiolyse et iii) l'expansion d'une matrice cimentaire provoquée par la formation d'ettringite, - constitue la barrière la plus hermétique possible afin d'éviter la migration, notamment par l'intermédiaire de la solution interstitielle, des matières radioactives et/ou des espèces chimiquement agressives qu'il contient dans le reste du dispositif de conditionnement. Préférentiellement, ce polymère thermoplastique est choisi parmi le polyéthylène, le polypropylène, un élastomère thermoplastique (tel qu'un élastomère de la famille des copolymères styrène-éthylène-butadiène ou styrène-propylène-butadiène). Toujours préférentiellement, le polymère thermoplastique de l'invention est de type métallocène. Par souci de concision, un tel polymère sera appelé polymère métallocène dans la suite de la description. Avantageusement, le polymère métallocène est le polyéthylène métallocène.

Un polymère métallocène se caractérise par le fait qu'il a été obtenu au cours d'une réaction de polymérisation catalysée par le métallocène. Le document EP 1 400 566 Al décrit le polyéthylène métallocène, ainsi que par analogie le mode d'obtention d'un polymère métallocène selon l'invention et ses caractéristiques physico-chimiques. Ce document (en particulier ses paragraphes 14 et 15) est à ce titre inclus par référence à la présente description.

Par rapport aux polymères thermoplastiques obtenus à l'aide de catalyseurs plus conventionnels tels que des catalyseurs Ziegler-Natta, les polymères métallocènes se distinguent par une grande uniformité à la fois dans la longueur des chaînes de polymères (qui sont essentiellement linéaires) et dans la position des groupements latéraux (qui sont généralement de petite taille).

Avec une mise en œuvre adaptée comme le rotomoulage, la microstructure de ces polymères métallocènes permet d'obtenir des épaisseurs de cristallites supérieures au minimum à 1,5 fois celles des polymères obtenus à l'aide de catalyseurs Ziegler Natta et des sphérolites de diamètre moyen supérieur à 50 pm garant des propriétés précédemment décrites.

Préférentiellement, le polymère métallocène présente 20 également au moins une des caractéristiques suivantes :

- un coefficient de Poisson compris entre 0,35 et 0,41

(préférentiellement égal à 0,4),

- une contrainte à l'écoulement de ses chaînes compris entre 15 MPa et 20 MPa, favorable aux propriétés mécanique 25 du polymère métallocène.

Une autre particularité du polymère métallocène est sa capacité à réticuler dans une atmosphère anaérobique avec des vertus auto-cicatrisantes lorsque le matériau était au préalable dans un environnement aérobique.

30 A l'aide de modélisations numériques, les demandeurs ont pu constater que l'usage d'un polymère métallocène en lieu et place d'un polymère thermoplastique conventionnel confère au dispositif de conditionnement de l'invention i) une meilleure répartition des températures conduisant à une diminution des gradients thermiques provoqués par le choc thermique, ii) une amélioration de la résistance mécanique (notamment une augmentation d'environ 20 % du critère de Drucker-Prager), iii) la meilleure préservation sur une période d'au moins une centaine d'années des caractéristiques structurelles et physico-chimiques du polymère, qui permet d'obtenir de grosses sphérolites pendant le procédé de rotomoulage notamment de par la fluidité du polymère. Il est à noter que différentes espèces chimiques peuvent en outre être présentes dans le polymère métallocène. Certaines le sont initialement, comme par exemple des agents stabilisants du polymère métallocène qui ont pour rôle d'inhiber à long terme les réactions de dégradation. D'autres, comme les hydroperoxydes, résultent de la mise en œuvre du polymère lorsqu'il est maintenu pendant quelques minutes dans un état de fusion.

D'autres encore résultent de l'action des matières radioactives sur le polymère métallocène qui peut être oxydé en surface et sub-surface du récipient, une telle oxydation résultant de la décomposition radio- amorcée des hydroperoxydes en présence de l'oxygène de l'air présent initialement dans le polymère et/ou dans le fût métallique. La conséquence directe de cette oxydation est la formation de composés tels que des alcools, des carbonyles et des transvinylènes. Or, les demandeurs ont constaté qu'avantageusement, même si les hydroperoxydes et les alcools peuvent migrer à travers la paroi du récipient en polymère métallocène, ces espèces, de par leurs faibles concentrations, n'ont aucune incidence directe et néfaste sur la structure de ce polymère, et donc du récipient, ainsi que sur celle d'une matrice cimentaire, de la cuve métallique et du conteneur en béton. De plus, même si les carbonyles et les transvinylènes sont responsables de la coupure de chaînes du polymère métallocène (ce qui a pour effet de diminuer la ductilité de ce dernier), ils restent accrochés aux chaînes du polymère métallocène et ne migrent donc pas dans le reste du dispositif de conditionnement. Par ailleurs, ils n'affectent pas le module élastique et le seuil à l'écoulement du polymère métallocène, ce qui permet de garantir l'intégrité structurale du récipient. Au cours de la durée de vie du dispositif de l'invention, l'oxygène va se raréfier à cause des réactions d'oxydation et progressivement ces réactions vont laisser place aux réactions de réticulation provoquant une cicatrisation du polymère métallocène avec une bonification de ses propriétés mécaniques et d'imperméabilité.

Toutefois, afin de limiter les réactions d'oxydation précitées, la concentration en oxygène sous forme de bulles présentes dans le polymère métallocène est aussi réduite que possible, c'est à dire avantageusement inférieure à 1 % en volume.

Afin de préserver au mieux la microstructure sphérolitique du polymère métallocène de l'invention et/ou bloquer les transferts ioniques dans le matériau, en particulier dans le cas où la contrainte engendrée par l'expansion d'une matrice cimentaire serait telle qu'elle dépasse a maxima la contrainte à l'écoulement des chaînes de ce polymère et a minima la contrainte de cisaillement des cristallites, le polymère métallocène selon l'invention comprend au moins un composé apte à attirer et/ou fixer parmi les déchets ceux qui se présentent sous forme ionique (à la manière des résines échangeuses d'ions). Préférentiellement, un tel composé est choisi parmi la silice (éventuellement sous forme de bille ou de tube), l'imogolite, l'allophane, le pentoxyde de vanadium ou une argile modifiés. Ainsi, de préférence, l'argile à modifier est une argile de la famille des smectites telle que la montmorillonite. Elle est modifiée par au moins un ion tel qu'un acide ou un électrolyte (préférentiellement le diméthyl tallow benzyl ammonium) ou par une nanoparticule (telle qu'un nanotube de carbone ou une nanoalumine) de préférence elle-même chimiquement modifiée : l'ion ou la nanoparticule s'insère entre les feuillets de l'argile, ce qui la fait gonfler en garantissant une exfoliation maximale et lui permet d'être incorporée sous forme de feuillets nanométriques (par exemple de taille moyenne de 2 nm x 200 nm) dans la phase amorphe du polymère métallocène. Pour exemple, l'article de Benfarhi et al. (J. Phys.

IV France 124 (2005) 75-80) décrit le mode opératoire permettant de réaliser la modification d'une argile par un ion, puis l'incorporation de l'argile ainsi modifiée dans un polymère. Il est à ce titre inclus par référence à la présente description.

D'autres stratégies de modification d'une argile existent, comme par exemple la fonctionnalisation simultanée du polymère thermoplastique et de l'argile telle que la montmorillonite en utilisant respectivement l'anhydride maléique et un catalyseur métallocène du polymère thermoplastique. Cette dispersion augmente la tortuosité des chemins de diffusion au sein du polymère métallocène et génère des attracteurs ioniques, ce qui permet de piéger les matières radioactives et/ou les espèces chimiquement agressives qui se trouvent sous forme ionique et qui sont susceptibles de traverser la paroi du récipient. L'invention concerne également un procédé dans lequel des déchets nucléaires sont conditionnés à l'aide du dispositif de conditionnement de l'invention, le procédé comprenant les étapes successives suivantes : - la cuve métallique est assemblée autour du récipient en polymère de façon à renfermer ce dernier, - le conteneur en béton est moulé autour de la cuve métallique comprenant le récipient, - les déchets nucléaires sont introduits dans le récipient, - le dispositif de conditionnement est clos en obturant l'ouverture de la cuve métallique à l'aide d'une tape puis en obturant l'ouverture du conteneur à l'aide d'un bouchon conduisant à provoquer à moyen terme (généralement moins de 5 ans) une atmosphère anaérobique pour stabiliser et réticuler le récipient en polymère thermoplastique sur le long terme (généralement à partir de 10 ans). DESCRIPTION BREVE DES FIGURES D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures 1 et 2 annexées. La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif de conditionnement de l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe longitudinale de la partie supérieure de ce dispositif.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Généralement, le dispositif de conditionnement 1 tel que représenté sur la figure 1 se présente extérieurement sous la forme d'un cylindre d'axe de symétrie 11. Il est ici illustré dans sa configuration finale dans laquelle il constitue une enceinte de confinement hermétique de déchets nucléaires apte à recevoir des matières radioactives et des espèces chimiquement agressives, ces déchets étant enrobés dans une matrice cimentaire (déchets et matrice non représentés sur la figure).

Les espèces chimiquement agressives comprennent le plus souvent au moins une espèce telle que le bore, le chlorure, le fluorure, le sulfate, le phosphate.

Le dispositif de conditionnement 1 comporte une cuve métallique 2 généralement en acier au carbone, dont la fonction principale est de conférer une bonne tenue mécanique au dispositif de conditionnement 1.

Cette cuve est réalisée à partir d'une virole chaudronnée, aux extrémités de laquelle sont soudés deux fonds bombés. Le fond haut bombé de la cuve, dans lequel est pratiquée une ouverture, est soudé en premier. Il comprend une bride 13 qui permet l'ajustement au niveau de la collerette du récipient 4 en polymère. Ce récipient est ensuite placé dans la cuve métallique 2. Puis le fond bas de la cuve est positionné et soudé sur la virole.

A l'issue des premières étapes d'assemblage telles que décrites ci-dessus, le récipient 4 en polymère thermoplastique se trouve à l'intérieur de la cuve métallique 2.

La fabrication du récipient 4 en polymère thermoplastique est de préférence effectuée selon un procédé de rotomoulage.

Préférentiellement, la base du récipient 4 en polymère thermoplastique est suffisamment bombée afin d'éviter son altération par la chaleur dégagée lors de la soudure du fond bas . Avantageusement, le caractère bombé de la base du récipient 4 permet également de renforcer la résistance mécanique du dispositif de conditionnement 1 dans sa configuration finale, puisqu'il peut amortir, voire éviter, le choc de la matrice cimentaire contre le fond bas de la cuve métallique 2 en cas de chute du dispositif de conditionnement 1. Lors de la dernière étape de fabrication du dispositif de l'invention, le conteneur 3 en béton est moulé autour de la cuve métallique 2 comprenant le récipient 4. Ceci est effectué en prenant soin de préserver une ouverture dans le dispositif de conditionnement 1 permettant l'introduction ultérieure dans le récipient 4 des matières radioactives et des espèces chimiquement agressives. Préférentiellement, le béton composant le conteneur 3 est un béton renforcé mécaniquement par des fibres métalliques (fonte, acier, ou acier inoxydable) uniformément et aléatoirement réparties dans sa masse. Ce conteneur 3 a une fonction de protection durable contre les agressions extérieures (principalement chimiques), de renforcement mécanique du dispositif ainsi qu'une fonction radioprotectrice puisqu'il arrête les rayonnements émis par les matières radioactives qu'il contient. De par l'adhérence du béton sur l'acier, la cuve métallique 2 présente une certaine liaison avec le conteneur 3 en béton. Toutefois, avant le moulage du conteneur 3 en béton, la paroi externe de la cuve métallique 2 est préférentiellement pourvue de moyens de fixations qui, après solidification du béton qui les recouvre, permettent de renforcer cette liaison. Comme illustré sur les figures 1 et 2, de tels moyens de fixation sont par exemple constitués par des queues de carpe 7 positionnées sur le fond bas et sur la paroi externe de la cuve métallique 2 et/ou par des armatures 10 situées sur le fond haut bombé de la même cuve. Ils permettent de conférer au dispositif de conditionnement 1 une résistance mécanique accrue et d'éviter que la cuve métallique 2 vienne frapper et endommager le conteneur 3 en béton, notamment en prévision d'un test de chute d'une hauteur de 1,2 m à l'issue de laquelle le caractère confinant du dispositif doit être préservé. Une fois le dispositif de conditionnement 1 ainsi réalisé, on peut y stocker les matières radioactives et les espèces chimiquement agressives en les enrobant préférentiellement dans un coulis de ciment qui est ensuite introduit dans le récipient 4 à travers l'ouverture précitée afin d'y former après solidification une matrice cimentaire. Puis, une tape 5 d'obturation en acier comprenant des armatures 9 est vissée sur la bride supérieure 13 de la cuve métallique 2 (figure 2). Une fois cette tape 5 mise en place, l'opérateur est mieux protégé des rayonnements émis par les matières radioactives (diminution des débits de dose). Cela lui permet de couler ensuite sur la tape 5 et ses armatures 9 du béton-fibres, de même composition que le corps du conteneur 3, afin de former un bouchon 6 qui obture définitivement l'ouverture du conteneur 3 en béton et permet de garantir le confinement optimal des déchets et matières contenus dans le dispositif de conditionnement 1. Préférentiellement, le bouchon 6 est réalisé en béton renforcé par des fibres métalliques afin que le conteneur 3 présente une continuité et une homogénéité dans sa composition lui conférant une résistance mécanique optimale. Ce bouchon présente une grande solidarité avec le reste du dispositif de conditionnement 1, notamment grâce aux armatures 9 de la tape 5 ainsi que par sa forme préférentiellement conique qui s'inscrit dans la forme torique 12 de l'ouverture du conteneur 3, constituant ainsi un clavetage naturel après prise du béton. Avantageusement, le fait de disposer d'un dispositif de conditionnement 1 en une seule pièce ainsi que son mode de fermeture facilite et rend plus sûre son exploitation qui ne comprend désormais plus qu'une seule étape de manipulation des matières radioactives et des espèces chimiquement agressives. Préférentiellement, les diamètres de la cuve métallique 2 et du récipient 4 en polymère thermoplastique sont tels que la paroi interne de la cuve et la paroi externe du récipient délimitent un puits 8 apte à éviter le contact entre ces parois. Ainsi, par exemple, la distance séparant les génératrices de ces deux parois est de l'ordre de 1 cm. Ceci constitue une disposition supplémentaire pour prévenir la dégradation de la cuve métallique 2 et/ou du conteneur 3 éventuellement provoquée d'une part par le choc thermique dû à la solidification du coulis de ciment (effet d'isolant thermique de l'air compris dans le puits 8) et d'autre part par l'expansion de la matrice cimentaire lors de la formation d'ettringite. Avantageusement, l'élasticité du polymère thermoplastique permet d'éviter toute dégradation de la paroi interne de la cuve métallique 2 en cas de choc du récipient 4 sur cette paroi du à une chute du dispositif de conditionnement 1. Par ailleurs, la paroi du récipient 4 en polymère thermoplastique a une épaisseur avantageusement comprise entre 4 mm et 20 mm, encore plus préférentiellement entre 10 mm et 15 mm, ce qui permet de renforcer sa résistance mécanique et atténuer les effets néfastes du choc thermique précité sur l'ensemble du dispositif de conditionnement 1.

Il ressort clairement de la description qui précède que le dispositif de conditionnement de l'invention permet d'assurer un confinement optimal tout en préservant une intégrité structurale et une résistance mécanique sur une période d'au moins une centaine d'années, et ce malgré la présence éventuelle d'espèces chimiquement agressives. Ce résultat est atteint grâce à la structure originale du dispositif et notamment grâce à son récipient en polymère thermoplastique.

Claims (24)

REVENDICATIONS

1) Dispositif (1) pour le conditionnement de déchets nucléaires, comprenant un conteneur (3) en béton dont la paroi interne délimite une cavité dans laquelle est logée une cuve métallique (2), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un récipient (4), réalisé en polymère thermoplastique de morphologie sphérolitique, placé à l'intérieur de ladite cuve métallique (2) et destiné à recevoir lesdits déchets.

2) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 1, dans lequel ledit polymère thermoplastique est essentiellement constitué de sphérolites de diamètre moyen supérieur à 50 }gym, préférentiellement compris entre 100 pm et 500 pm.

3) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit polymère thermoplastique est choisi parmi au moins un polymère tel que le polyéthylène, le polypropylène, un élastomère thermoplastique.

4) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit polymère thermoplastique est de type métallocène.

5) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 4, dans lequel ledit polymère thermoplastique de type métallocène est le polyéthylène métallocène.

6) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel ledit polymère thermoplastique de type métallocène comprend au moins un composé apte à attirer et/ou fixer parmi les déchets ceux qui se présentent sous forme ionique.

7) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 6, dans lequel ledit composé est choisi parmi la silice, l'imogolite, l'allophane, le pentoxyde de vanadium ou une argile modifiés.

8) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 7, dans lequel ladite argile est une argile de la famille des smectites, telle que la montmorillonite, qui est modifiée par au moins un ion tel qu'un acide ou un électrolyte, ou par une nanoparticule telle qu'un nanotube de carbone ou une nanoalumine.

9) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 8, dans lequel ledit électrolyte est le diméthyl tallow benzyl ammonium.

10) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, dans lequel ledit polymère thermoplastique de type métallocène comprend de l'oxygène à une concentration inférieure à 1 en volume.

11) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une 30 quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit béton est renforcé par des fibres métalliques.

12) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi interne de ladite cuve métallique (2) et la paroi externe dudit récipient (4) en polymère thermoplastique délimitent un puits (8) apte à éviter le contact entre lesdites parois.

13) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite cuve métallique (2) est liée audit conteneur (3) à l'aide de moyens de fixation.

14) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de fixation de la cuve métallique (2) audit conteneur (3) consistent en des queues de carpe (7) et/ou des armatures (10).

15) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la base du récipient (4) en polymère thermoplastique est bombée.

16) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ouverture de ladite cuve métallique (2) est obturée à l'aide d'une tape (5) et/ou l'ouverture dudit conteneur (3) est obturée à l'aide d'un bouchon (6).

17) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 16, dans lequel ledit bouchon (6) est réalisé en béton renforcé par des fibres métalliques.

18) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 16 ou 17, dans lequel ledit bouchon (6) a une forme conique qui s'inscrit dans la forme torique (12) de l'ouverture du conteneur (3).

19) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits déchets nucléaires comprennent des matières radioactives et des espèces chimiquement agressives.

20) Dispositif de conditionnement (1) selon la revendication 19, dans lequel lesdites espèces chimiquement agressives comprennent au moins une espèce telle que le bore, le chlorure, le fluorure, le sulfate, le phosphate.

21) Dispositif de conditionnement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits déchets nucléaires sont enrobés dans une matrice cimentaire. 20

22) Procédé dans lequel des déchets nucléaires sont conditionnés à l'aide du dispositif de conditionnement (1) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comprenant les étapes successives 25 suivantes : - ladite cuve métallique (2) est assemblée autour du récipient (4) en polymère de façon à renfermer ce dernier, -ledit conteneur (3) en béton est moulé autour de la cuve métallique (2) comprenant ledit récipient (4), 30 - les déchets nucléaires sont introduits dans ledit récipient (4), - le dispositif de conditionnement (1) est clos en obturant l'ouverture de ladite cuve métallique (2) à l'aide 10 15d'une tape (5) puis en obturant l'ouverture dudit conteneur (3) à l'aide d'un bouchon (6).

23) Procédé de conditionnement selon la revendication 5 22, dans lequel ledit récipient (4) en polymère thermoplastique est réalisé par rotomoulage.

24) Procédé de conditionnement selon la revendication 22 ou 23, combinée à la revendication 21, dans lequel les 10 déchets nucléaires introduits dans ledit récipient (4) sont enrobés dans un coulis de ciment.