PROCEDE DE REDUCTION DE DECHETS RADIO-ACTIFS, NOTAMMENT D' HUILES ET DE SOLVANTS ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE.
La présente invention concerne le domaine du traitement des déchets radio-actifs, notamment d'huiles et de solvants, en particulier en centrales nucléaires et dans les centres d'études militaires, et a pour objet un procédé de réduction de déchets adapté à cet effet. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Actuellement, l'élimination des huiles ou solvants contaminés pose un problème important en centrales nucléaires et dans les centres d'études militaires. Les huiles actives mises en oeuvre dans ces centrales sont du type minérales ou synthétiques. On entend par huile contaminée une huile contenant des substances radio- actives. A ce jour, les procédés de décontamination des huiles et solvants contaminés connus sont la centrifugation, la décantation, la filtration sur terres rares et la destruction bactérienne.
A cet effet, on connaît, par DE-A-3 522 126, un procédé de centrifugation d'effluents radioactifs et de séchage des résidus solides. Par ailleurs, JP-A-63 204 198 décrit un procédé de centrifugation et de filtration d'effluents radioactifs contenant une partie huileuse. On connaît également, par WO-A-89 08316, un procédé de traitement d'effluents faiblement radioactifs par un préchauffage éliminant les solvants volatils, puis par une centrifugation spéciale suivie d'une filtration. Enfin, les documents INSTTTUTE OF ELECTRICAL ENGINEERS, STEVENAGE, GB Inspec No. 3106590 SIMIELE G A et AL "Radioactive décontamination of waste oil by filtration, centrifugation, and chelation' et NUCLEAR AND CHEMICAL WASTE MANAGEMENT, 1987, UK, VOL. 7, NR. 3-4, PAGE(S) 257-263, ISSN 0191-815X décrivent la décontamination d'effluents huileux provenant de réacteurs à eau pressurisée. Ce procédé préconise une préfiltration qui enlève les particules importantes, cette préfiltration étant suivie d'une centrifugation destinée à éliminer l'eau. Le reliquat huileux est ensuite traité par des agents de chélatation, tels que l'E.T.D.A. et l'émulsion est soumise à une nouvelle centrifugation. Toutefois, l'utilisation de chélatants pose d'importants problème d'élimination de déchets en centrales nucléaires.
En outre, ces procédés sont souvent très longs ou incomplets, en particulier dans le cas de la centrifugation et de la filtration. En effet, ces procédés, qui sont préconisés pour le traitement des effluents aqueux, permettent d'abaisser la radioactivité des huiles mais non de l'éliminer ou d'atteindre des seuils égaux à la radioactivité naturelle. Il en résulte que ces huiles, ainsi que les solvants contaminés, sont généralement simplement entreposés sur le site même, dans l'attente d'une solution technique, de sorte que ces déchets actifs encombrent les sites et constituent un danger permanent de pollution.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un procédé de réduction de déchets radio¬ actifs, notamment d'huiles et de solvants, en particulier en centrales nucléaires et dans les centres d'études militaires, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à verser lesdits déchets dans un réservoir, dans lequel ils sont soumis à une agitation continue, à préchauffer ceux-ci, à effectuer un traitement chimique de précipitation, à faire passer le mélange dans une centrifugeuse, à réaliser une filtration électrostatique ou classique et à contrôler ensuite le taux de radioactivité, le traitement étant poursuivi en continu jusqu'à atteinte du taux de décontamination recherché.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, essentiellement constitué par un réservoir de déchets contaminés relié, par l'intermédiaire de conduites d'amenée et de retour et par une pompe de circulation, à un élément de filtration, caractérisé en ce qu'il est pourvu, en outre, entre le réservoir de déchets contaminés et l'élément de filtration, d'une centrifugeuse destinée à réaliser la séparation de l'eau éventuellement contenue dans les déchets et à effectuer la séparation des grosses particules contaminées, de façon à limiter la consommation en éléments filtrants, en ce que le réservoir est muni d'un mélangeur et d'un moyen de chauffage et en ce que l'élément de filtration est constitué par au moins un collecteur électrostatique ou un filtre classique, l'ensemble des éléments étant commandé et contrôlé par l'intermédiaire d'un tableau de commande.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue partielle en plan du dispositif, et
la figure 3 est une vue partielle schématique en élévation latérale et en coupe représentant le fonctionnement d'un collecteur électrostatique.
Conformément à l'invention et comme le montre plus particulièrement la figure 1 des dessins annexés, le procédé de réduction de déchets radio-actifs, notamment d'huiles et de solvants, consiste essentiellement à verser lesdits déchets dans un réservoir 1, dans lequel ils sont soumis à une agitation continue au moyen d'un mélangeur 8, à préchauffer ceux-ci par l'intermédiaire d'un moyen de chauffage 6, à effectuer un traitement chimique de précipitation, à faire passer le mélange dans une centrifugeuse 2, par l'intermédiaire de conduites d'amenée 3 et de retour 4 et d'une pompe 5, à réaliser une filtration électrostatique ou classique dans un élément de filtration 7, et à contrôler ensuite le taux de radio-activité, l'ensemble des opérations étant commandé et contrôlé au moyen d'un tableau de commande 9, le traitement étant poursuivi en continu jusqu'à atteinte du taux de décontamination recherché, par retour des déchets traités au moyen d'une conduite de retour 4 vers le réservoir 1. Selon une caractéristique de l'invention, le préchauffage des déchets par le moyen de chauffage 6 est avantageusement effectué à une température comprise entre 15°C et 80°C.
Ce procédé est mis en oeuvre au moyen d'un dispositif essentiellement constitué par un réservoir 1 de déchets contaminés relié, par l'intermédiaire de conduites d'amenée 3 et de retour 4 et par une pompe de circulation 5, à un élément de filtration 7, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il est pourvu, en outre, entre le réservoir de déchets contaminés 1 et l'élément de filtration 7, d'une centrifugeuse 2 destinée à réaliser la séparation de l'eau éventuellement contenue dans les déchets et à effectuer la séparation des grosses particules contaminées, en ce que le réservoir 1 est muni d'un mélangeur 8 et d'un moyen de chauffage 6 et en ce que l'élément de filtration 7 est constitué par au moins un collecteur électrostatique ou un filtre classique, l'ensemble de ces éléments étant commandé et contrôlé par l'intermédiaire d'un tableau de commande 9.
L'élément de filtration 7 est constitué par un ou plusieurs collecteurs électrostatiques ou par des filtres classiques, dont l'alimentation en déchets est effectuée, à leur partie inférieure, par l'intermédiaire de la pompe de circulation 5, ce ou ces collecteurs électrostatiques étant reliés en partie haute à la conduite de retour 4, comme représenté à la figure 1 des dessins annexés, ou les filtres classiques étant reliés en partie basse à la conduite de retour 4, leur alimentation
étant effectuée par le haut. Cette variante de réalisation n'est pas représentée aux dessins annexés.
Le ou les collecteurs électrostatiques ou filtres classiques formant l'élément de filtration 7 sont, de préférence, pourvus d'éléments filtrants amovibles et interchangeables en papier. Ainsi, par changement périodique des éléments filtrants en papier, la contamination accumulée sur ces derniers peut être éliminée dans le respect des règlements en vigueur.
Le moyen de chauffage 6, dont le thermostat permet de régler la température entre 15°C et 80°C, est destiné à maintenir une viscosité faible et constante des déchets à traiter pendant toute la durée de l'opération de traitement et donc à favoriser une bonne circulation de ces déchets dans la centrifugeuse 2 et dans le moyen de filtration 7.
Le dispositif est complété par une centrifugeuse 2 montée en déviation sur la conduite d'amenée 3 et dont la sortie de déchets contaminés est raccordée au réservoir 1. Une telle centrifugeuse est destinée à éliminer l'eau de telle manière que son taux dans les déchets contaminés soit inférieur à 500 ppm. Un taux supérieur à cette valeur aurait pour effet de changer les caractéristiques isolantes de l'huile et de gêner la filtration électrostatique.
La figure 3 des dessins annexés représente un principe de filtration électrostatique tel que mis en oeuvre par l'invention. Il ressort de cette figure que les particules circulant dans un champ électrique entre une électrode positive et une électrode négative sont attirées, en fonction de leur charge négative ou positive, par les deux électrodes. Par interposition entre ces électrodes de plusieurs collecteurs, représentés par les éléments multiplis 10, éventuellement séparés entre-eux par des écrans 11, les particules chargées sont attirées, en fonction de leur polarité, contre la face filtrante correspondante des éléments multiplis 10 et y sont retenues, de sorte que les déchets contaminés se déchargent lors de leur passage dans les collecteurs, en matière poreuse telle que le papier, par exemple suivant les flèches verticales représentées à la partie inférieure de la figure 3, de tout ou partie des particules chargées.
La circulation des déchets contaminés est maintenue jusqu'à atteinte d'un seuil de contamination d'une valeur du même ordre que celle de la radio¬ activité naturelle, voire inférieure. Les huiles décontaminées obtenues pourront, de ce fait, être traitées dans des installations de recyclage existantes ou de destruction d'huiles usées, par exemple par incinération en cimenterie.
Les particules actives généralement contenues dans les déchets radio¬ actifs, en particulier les huiles et solvants de centrales nucléaires, sont
essentiellement des particules du type 54Mn, 58Co, 59Fe, 60co, 65zn, 134Cs, 137Cs, et leur traitement par application du procédé conforme à l'invention au moyen du dispositif décrit ci-dessus permet une réduction considérable du volume et du poids des déchets dans un rapport pouvant varier entre 1 à 1000 et 1 à 3000. Dans les centres d'études militaires, la contamination est due essentiellement à l'uranium et aux autres actinides. Parmi les éléments les plus couramment rencontrés on peut citer 235u» 236u> 237JJ, 239JJ, 39Np, 239pu, 24lAnv 242çm, 238pu, etc... Tous ces émetteurs alpha sont disséminés dans l'huile. Le procédé conforme à l'invention permet de piéger tous ces éléments. En effet, le traitement de réduction chimique dans le réservoir 1 a pour but de changer les ions métalliques en éléments métal, qui sont alors retenus dans le collecteur électrostatique de l'élément de filtration 7. A titre d'exemple, un ion cobalt (Co++) deviendra (CO°) suivant le principe (M++ + 2e ->M°). Selon une autre caractéristique de l'invention, pour augmenter l'efficacité de la réduction, le procédé consiste à additionner à l'effluent, au préalable, un sel dit entraîneur. La valence ionique de l'élément déterminera le type d'entraîneur à utiliser. Par ordre de valence décroissante de 6 à 2 on utilisera, de préférence, l'acétate double de sodium, le bioxyde de manganèse, l'iodate et le phosphate de circonium, le phosphate de bismuth, le fluorure de lanthane et les chlorures et sulfates de nickel ou de cobalt. Ces entraîneurs sont additionnés à raison de 0,001 % à OJ % en poids.
Les huiles de centrales nucléaires sont avantageusement réduites par utilisation de sel de bore, tel que, notamment, le borhydrure de sodium, additionné à raison de 0,001 % à 0,2 % en poids. Il est, cependant, également possible d'utiliser d'autres réducteurs.
A titre d'exemple non limitatif, la décontamination d'une huile provenant de la pompe primaire d'une centrale nucléaire et présentant une viscosité de 40 Cst et une activité de 180 Bq/1 à une valeur inférieure à 4 Bq/1 a été effectuée de la manière suivante :
- préchauffage à 40° C à 50° C,
- addition de 0,01 % en poids de chlorure de cobalt (C0CP6H2O),
- addition de 0,2 % en poids d'une solution de soude NaOH(lN),
- mélange, - addition de 0,05 % en poids de borhydrure de sodium (NaBH4),
- mélange,
- centrifugation et filtration électrostatique.
π est également possible d'effectuer une filtration par méthode classique, la vitesse du traitement sera cependant considérablement plus faible que par une filtration électrostatique.
En outre, le procédé et le dispositif conformes à l'invention permettent une décontamination par utilisation de la seule énergie électrique qui réalise simultanément le réchauffage et la circulation des déchets à décontaminer et la fixation des particules actives dans l'élément de filtration. Un tel procédé de traitement peut être effectué de manière semi-automatique, l'intervention humaine pouvant être limitée au traitement chimique péalable et au remplacement des papiers filtrants.
Grâce à l'invention il est possible de réaliser une réduction de déchets radio-actifs par décontamination dans un champ électrostatique et piégeage des particules actives dans ledit champ.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.