FR2463108A2 - Materiaux resistant au choc thermique et procedes pour les produire - Google Patents
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- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
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- G21F9/28—Treating solids
- G21F9/34—Disposal of solid waste
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Abstract
MATERIAUX A BASE DE FIBRES CERAMIQUES OU(ET) DE SUBSTANCES CELLULOSIQUES DISPERSEES DANS UN EXCIPIENT MINERAL, APTES A PROTEGER CONTRE LE FEU ET CONTRE LE CHOC THERMIQUE; OBTENUS PAR MOULAGE, OU PAR LAMINAGE, OU PAR EXTRUSION, OU PAR DES TECHNIQUES CARTONNIERES. RECOUVREMENTS MINCES RESISTANT AU TEST DE L'EPIFLAMME ET CONFERANT AUX MOUSSES ISOLANTES EXPANSEES INFLAMMABLES LE LABEL MI. PROCEDE DE TRAITEMENT DES PANNEAUX DE MOUSSE ISOLANTE PENDANT LA PHASE MEME DE LEUR EXPANSION. PROCEDES ET MOYENS DE PROTECTION DES OSSATURES ET STRUCTURES ET CHARPENTES METALLIQUES CONTRE LES INCENDIES DE HAUTE INTENSITE.
Description
"Materiaux et Procédés de retraitenent
des déchets Radioactifs "
Les techniques de, retraitement faisant l'objet de ralisations ou de projets visent à la protection de l'environnement ,dans l'espace et dans le temps, contre l'action des radiations
En vue d'assuras cette protection pour des temps mesurés, non è échelle humaine, mais géologique ,les techniques generalement mises en oeuvre recourent à la vitrification des déchets et à leur integration dans des masses homogènes coulées dans des conteneurs dont on assure l'enfouissement dans des silos de grande profondeurs
Si le recours su verre pour séquestrer les éléments radioactifs est une solution de sécurité généraleent admise,les moyens opera toiressfoat l'objet de controverses
On reproche au verre amorphe son etat métastable et sa tendance possible, dans le temps, sous l'action de la chaleur et des radiations vers l'état stable ,sous la forme dévitrifiée ; la cristallisation s'opérant avec changement de volume, donnerait naissance à dea tensions internes dégradant les propriétés mécaniques et fragilisant le materiau ,nuisant,par ailleurs, à son adherence au conteneur - Concernant le renforçement de la resistance à l'écrasement des conteneurs de déchets vitrifiées, il apparait que le revêtement de ciment présente une porosité qui ne garantit pas, dans le temps, la sécurité de protection que l'on souhaite , ;;lors que des matériaux stables ,du genre de ceramiques issues de la cristallisation de verres, pourraient lui être substituées avantageusement
Enfin l'enfouissement profond des conteneurs de déchets ne manque pas de soulever des objections ,les nappes d'eau phréatiques risquant d'être polluées ,dans un avenir plus ou moins proche, par des -secousses sismiques, éruptions volcaniques,explosions atomiques,..
des déchets Radioactifs "
Les techniques de, retraitement faisant l'objet de ralisations ou de projets visent à la protection de l'environnement ,dans l'espace et dans le temps, contre l'action des radiations
En vue d'assuras cette protection pour des temps mesurés, non è échelle humaine, mais géologique ,les techniques generalement mises en oeuvre recourent à la vitrification des déchets et à leur integration dans des masses homogènes coulées dans des conteneurs dont on assure l'enfouissement dans des silos de grande profondeurs
Si le recours su verre pour séquestrer les éléments radioactifs est une solution de sécurité généraleent admise,les moyens opera toiressfoat l'objet de controverses
On reproche au verre amorphe son etat métastable et sa tendance possible, dans le temps, sous l'action de la chaleur et des radiations vers l'état stable ,sous la forme dévitrifiée ; la cristallisation s'opérant avec changement de volume, donnerait naissance à dea tensions internes dégradant les propriétés mécaniques et fragilisant le materiau ,nuisant,par ailleurs, à son adherence au conteneur - Concernant le renforçement de la resistance à l'écrasement des conteneurs de déchets vitrifiées, il apparait que le revêtement de ciment présente une porosité qui ne garantit pas, dans le temps, la sécurité de protection que l'on souhaite , ;;lors que des matériaux stables ,du genre de ceramiques issues de la cristallisation de verres, pourraient lui être substituées avantageusement
Enfin l'enfouissement profond des conteneurs de déchets ne manque pas de soulever des objections ,les nappes d'eau phréatiques risquant d'être polluées ,dans un avenir plus ou moins proche, par des -secousses sismiques, éruptions volcaniques,explosions atomiques,..
Le triple objet de l'invention est d'operer le piégeage des déchets radioactifs dans une ceramique particuliére,dite"I95"; de protéger les conteneurs metalliques contre les sollicitations physiques ,chimiques et physico-chimiques par un revêtement protecteur de ceramique "195" ; enfin de définir un mode d'ensilage dit " à dalle flottante sur fondations indépendantes" valable dans
Les régions soumises aux risques de tremblements de terre.
Les régions soumises aux risques de tremblements de terre.
Selon l'invention, les compositions chimiques des matériaux virifiables préconisés comportent de 25
<tb> à <SEP> 40% <SEP> de
<tb> silice,de 2 à 15% d'alumine, de 10 à 35% de chaux, de 10 à 30% d'oxyde de fer, et de 2 à 10% d'oxyde alcalin(en poids).
<tb> silice,de 2 à 15% d'alumine, de 10 à 35% de chaux, de 10 à 30% d'oxyde de fer, et de 2 à 10% d'oxyde alcalin(en poids).
En particulier, le mélange vitrifiable 195, dont il est fait mention, contient @ 45,25 de-silice, 5,84 % d'alumine, 24,04 * de chaux, 17,64% d'oxyde ferrique et 5,81% d'oxyde de sodium.
La fusion du mélange 195 s'opère à 1250 C et forme un verre noir brillant pouvant ,dans le cadre de l'invention, etre obtenu en gouttelettes qui se solidifient sous la forme de sphèrules de- verre trempé de 2 à 5 mm de di,ametre ,par un rEfroidissement rapide à l'air . Toutefois, le plus generalement, le verre formé est une phase transitoire de la fabrication de la ceramique 195, celle-ci etant obtenue par un refroidissement conditionnS entre
I2500C et I050QC ,dans cet intervalle de temperature, la cristallibation etant extrêment rapide - par exemple, de 1460 /minute à la temperature de 1170 C - (P1.I - Fig.I )
Le materiau du genre "195" offre les particularités suivantes : - un rapport Silice/Chaut bien defini en sorte que la dévitri
fication du verre @@t@@@forme une wollastonite qui offre la
singularité préçieuse de cristalliser sans changer de volume
@@@@@ les verres courants.
I2500C et I050QC ,dans cet intervalle de temperature, la cristallibation etant extrêment rapide - par exemple, de 1460 /minute à la temperature de 1170 C - (P1.I - Fig.I )
Le materiau du genre "195" offre les particularités suivantes : - un rapport Silice/Chaut bien defini en sorte que la dévitri
fication du verre @@t@@@forme une wollastonite qui offre la
singularité préçieuse de cristalliser sans changer de volume
@@@@@ les verres courants.
- Une teneur élevée en fer ,dont l'action nucléante accélère la
dévitrification;
- un fondant alcalin, à l'exclusion de fondants boratés et fluorés,
accrotssant la mobilité ionique du fer qui assure la liaison
verrejmétal ou verre/ciment.
dévitrification;
- un fondant alcalin, à l'exclusion de fondants boratés et fluorés,
accrotssant la mobilité ionique du fer qui assure la liaison
verrejmétal ou verre/ciment.
- La ceramique formée ,de densité 2,9, offre la microdûreté d'un bon
acier trempé ,pouvant atteindre 600-700 vickers ,sans pour-autant
présenter de fragilité au choc mécanXque,ainsi qu'il advient de la
generalité des ceramiques trés dûres . Son coefficient de dilatatio:
est très bas à haute temperature (C= 7,8.IO à 8000C ) lui confé
rant une resistance remarquable au choc thermique,contairement
au basalte ,dont le coeefic-ient de dilatation est prés de deux
fois plus élevé.
acier trempé ,pouvant atteindre 600-700 vickers ,sans pour-autant
présenter de fragilité au choc mécanXque,ainsi qu'il advient de la
generalité des ceramiques trés dûres . Son coefficient de dilatatio:
est très bas à haute temperature (C= 7,8.IO à 8000C ) lui confé
rant une resistance remarquable au choc thermique,contairement
au basalte ,dont le coeefic-ient de dilatation est prés de deux
fois plus élevé.
En outre ,la ceramique I95 offre sur les verres l'avantage de
conserver ses propriétés mécaniques jusqu'à la temperature du
du liquidus ,soit 1250 C, alors que les verres ramollisent dés
que la temperature dépasse la moitié de celle du liquidus Cet
avantage est significatif dans les déchets solidifiés ou régne
une temperature atteignant parfois,et même, pouvant dépasser 4500C,
le ramollissement du contenu diminuant la resistance à l'écrasement du conteneur.
conserver ses propriétés mécaniques jusqu'à la temperature du
du liquidus ,soit 1250 C, alors que les verres ramollisent dés
que la temperature dépasse la moitié de celle du liquidus Cet
avantage est significatif dans les déchets solidifiés ou régne
une temperature atteignant parfois,et même, pouvant dépasser 4500C,
le ramollissement du contenu diminuant la resistance à l'écrasement du conteneur.
I - La ceramisation des déchets radioactifs avec la ceramique I95
dont les conditions de fabrication et les propriétés spécifiques
viennent d'être décrites ,peut eAtre réalisée en intégrant une
quantité de déchets déterminée pzr l'experience à la composition
vitrifiée I95 , la fusion,selon l'experience ,s'operant dans un
four de verrerie à Water -jacket , mais aussi, selon la commodité
dans un cubilot .metallurgique courant à paroi refroidie . Dans
ce dernier mode operatoire ,qui est particulièrement économique
et peut êre robotisé, la consommation de coke ne dépasse pas
I25 k/tonne de produit vitrifié.
dont les conditions de fabrication et les propriétés spécifiques
viennent d'être décrites ,peut eAtre réalisée en intégrant une
quantité de déchets déterminée pzr l'experience à la composition
vitrifiée I95 , la fusion,selon l'experience ,s'operant dans un
four de verrerie à Water -jacket , mais aussi, selon la commodité
dans un cubilot .metallurgique courant à paroi refroidie . Dans
ce dernier mode operatoire ,qui est particulièrement économique
et peut êre robotisé, la consommation de coke ne dépasse pas
I25 k/tonne de produit vitrifié.
La devitrification du verre s'opérera dans le conteneur lui-même,
dans une enceinte de temperature réglée entre I050 t I2000C
pendant une durée definie par les exigences d'une devitrification complete.
dans une enceinte de temperature réglée entre I050 t I2000C
pendant une durée definie par les exigences d'une devitrification complete.
- Selon une technique affinée permettant une automatisation
poussée, le produit vitrifié est extrudé par filage dans le
conteneur qui,par les mêmes moyens,peut entre filé sur place.
poussée, le produit vitrifié est extrudé par filage dans le
conteneur qui,par les mêmes moyens,peut entre filé sur place.
Une autre technique de solidification consiste à granuler
sous forme de sphérules de verre 195 trempé à l'air le produit
vitrifié ,et, selon un procédé connu, de disperser celles-ci
dans un métal fondu ,comme le plomb,apte à absorber les rbdiaX
tions et à dissiper la chaleur .Selon l'invention, la division
du verre I95 en gouttelettes solidifiées s'opère par éclatement
ctun écoulement au contact d'une surfaçe inclinée ou en mouvement 2 - Revêtement de protection externe des conteneurs - L'experience
ayant montré que les ciments ,par leur porosité relative,
n'assurent pas une protection satisfaisante des conteneurs,
et seraient,selon l'invention,valablement remplaçés par la
ceramique I95
Cette derniere,en effet ,est un mzteriau stabilisé dans le
temps,offrant -les garanties souhaitables d'étanchéité, de micro
dureté ,de resistance aux chocs mécaniques et thermiques et,
sans se ramollir à des temperatures dépassant 1200 C.
sous forme de sphérules de verre 195 trempé à l'air le produit
vitrifié ,et, selon un procédé connu, de disperser celles-ci
dans un métal fondu ,comme le plomb,apte à absorber les rbdiaX
tions et à dissiper la chaleur .Selon l'invention, la division
du verre I95 en gouttelettes solidifiées s'opère par éclatement
ctun écoulement au contact d'une surfaçe inclinée ou en mouvement 2 - Revêtement de protection externe des conteneurs - L'experience
ayant montré que les ciments ,par leur porosité relative,
n'assurent pas une protection satisfaisante des conteneurs,
et seraient,selon l'invention,valablement remplaçés par la
ceramique I95
Cette derniere,en effet ,est un mzteriau stabilisé dans le
temps,offrant -les garanties souhaitables d'étanchéité, de micro
dureté ,de resistance aux chocs mécaniques et thermiques et,
sans se ramollir à des temperatures dépassant 1200 C.
Enfin,e.lle resiste aux agression chimiques et biologique8
du sol ,ainsi qu'aux saumures ,appartenant à la Classe hydro
lytique 3 ,selon les normes françaises ,appliquées par l'Institut
du Verre
- Selon une premiére technique ,le revêtement du conteneur
s'obtient en coulant du verre 195 dans 1'espace annulaire
compris entre le conteneur et un moule exterieur en refactaire
silico-alumineux de dilatation thermique faible ou nulle
en sorte qu'au refroidissement ,le démoulage du conteneur
tdtallique soit possible
- selon un autre procédé évoqué plus haut ,et susceptible
d'être intégré dans la même chaine d'automatisation ,le revê
tement de protection du conteneur peut être réalisé par filage.
du sol ,ainsi qu'aux saumures ,appartenant à la Classe hydro
lytique 3 ,selon les normes françaises ,appliquées par l'Institut
du Verre
- Selon une premiére technique ,le revêtement du conteneur
s'obtient en coulant du verre 195 dans 1'espace annulaire
compris entre le conteneur et un moule exterieur en refactaire
silico-alumineux de dilatation thermique faible ou nulle
en sorte qu'au refroidissement ,le démoulage du conteneur
tdtallique soit possible
- selon un autre procédé évoqué plus haut ,et susceptible
d'être intégré dans la même chaine d'automatisation ,le revê
tement de protection du conteneur peut être réalisé par filage.
après la coulée du verre I95 dans l'espace annulaire, il est
cristallisé sous la forme de wollastonite par un séjour de
ddrée convenable dans un four de dévitrification porté à une
temperature comprise entre 1050 C et 1200 C ;;cette dûrée etant
determinée par le diagramme des vitesses de cristallisation
en fonction de l'épaisseur du revêtement et de la temperature pratiquée 3 - Ensilage de sécurité des déchets Radioactifs
La 3e Disposition de l'invention est de sécuriser,jusque dans un
avenir lointain, les conteneurs ensilés ,contre le risque de dis
location du sol entonnant par des secousses sismiques ou explo siens
Le procédé consiste à isoler les conteneurs du contact direct
avec le sol à l'aide d'une masse de verre sphérulaire I95 ,dont
la composition chimique et le mode de formation ont eté definis
plus haut
D'une part,la resistance à l'écrasement de sphérules de verre I95
est très levée ,convenant au remblayage poreux des fracturation
dans les forages de petrole ;elles ont subi l'épreuve de l'écra-
sement selon le procédé pratiqué par l'Institut Français du Petro
defini Par la Figure 2
La Figure ;; ,d'autre part , schématise les milieux sphérulaires I
interposés entre le sol et les conteneurs d'un silo souterrain.
cristallisé sous la forme de wollastonite par un séjour de
ddrée convenable dans un four de dévitrification porté à une
temperature comprise entre 1050 C et 1200 C ;;cette dûrée etant
determinée par le diagramme des vitesses de cristallisation
en fonction de l'épaisseur du revêtement et de la temperature pratiquée 3 - Ensilage de sécurité des déchets Radioactifs
La 3e Disposition de l'invention est de sécuriser,jusque dans un
avenir lointain, les conteneurs ensilés ,contre le risque de dis
location du sol entonnant par des secousses sismiques ou explo siens
Le procédé consiste à isoler les conteneurs du contact direct
avec le sol à l'aide d'une masse de verre sphérulaire I95 ,dont
la composition chimique et le mode de formation ont eté definis
plus haut
D'une part,la resistance à l'écrasement de sphérules de verre I95
est très levée ,convenant au remblayage poreux des fracturation
dans les forages de petrole ;elles ont subi l'épreuve de l'écra-
sement selon le procédé pratiqué par l'Institut Français du Petro
defini Par la Figure 2
La Figure ;; ,d'autre part , schématise les milieux sphérulaires I
interposés entre le sol et les conteneurs d'un silo souterrain.
Le radier-v-I est creux ,rempli2de verre sphérulaire I95 , sur
lequel repose une dalle flottante 3 supportant l'ensilage,compcta
par exemple,sur le schéma, sept cheminées verticales d'ensilage 4
accueillant un empilage de conteneurs 5.Après remplissage ,le si
est rrfermé par un couvercle individuel en 6. Quand l'ensilage
est plein, une dalle 8 isole le bloc de l'exterieur ; recouverte
de terre végètale , elle intégre l'ouvrage dans le biotope.
lequel repose une dalle flottante 3 supportant l'ensilage,compcta
par exemple,sur le schéma, sept cheminées verticales d'ensilage 4
accueillant un empilage de conteneurs 5.Après remplissage ,le si
est rrfermé par un couvercle individuel en 6. Quand l'ensilage
est plein, une dalle 8 isole le bloc de l'exterieur ; recouverte
de terre végètale , elle intégre l'ouvrage dans le biotope.
Un cuvelage léger maçonné ou metallique 9 ,dont la ddrée de vie
n'est pas en cause, permet le remplissage de l'espace environnant les cheminées d'ensilagePlae milieu sphérulaire I95
qui assure à la fois l'amortissement des sollicitations mécanique
et la dissipation homogène de la chaleur radiante.
n'est pas en cause, permet le remplissage de l'espace environnant les cheminées d'ensilagePlae milieu sphérulaire I95
qui assure à la fois l'amortissement des sollicitations mécanique
et la dissipation homogène de la chaleur radiante.
Selon une disposition accessoire ,le remblayage externe au cuve
lage 9 ,peut être constitué ,en II, de verre sphérulaire I95.
lage 9 ,peut être constitué ,en II, de verre sphérulaire I95.
Claims (9)
- - RVENDICÂTI0ISet de 2 à IOs d'oxyde alcalin.d'alumine,de IO à 35 de chaux, de IO à 30% d'oxyde de fer,ce qu'ils contiennent de 25 à 40 de silice, de 2 à 15%I - Verres et ceramiques issues de ces verres,carecterisés en
- 2 - Composition vitrifiabke, selon la revendication I, caractériséeen ce qu'elle contient 45% de silice,5,8% d'alumine, 17,6 %d'oxyde ferrique, 24 de chaux et 5,8 % d'oxyde de sodium.
- 3 - Ceramique pour solidifier les déchets radioactifs,caracterisée en ce qu'elle est obtenu par un refroidissementtempèré entre I250*C et IOfO'C du verre issu issu de lafusion du mélange défini par la revendication 2.
- 4 - Verre formé selon la revendication 2 caracterisé en cequ'il est apte à solidifier les déchets radioactifs et àles retraiter sous la forme de sphérules incorporables dansun metal fondu
- 5 - Procédé de renforçement de la resistance mécanique desconteneurs de conditionnement des déchet radioactif,caracterisé en ce qu'il consiste à mouler ou à filer unrevêtement exterieur ,constitué de la ceramique definie parla revendication 2
- 6 - Procèdé de protection des ensilages de déchets radioactifscontre les tremplements de terre, explosions.. caracteriséen ce qu'ils sont édifiés sur une dalle flottante ,cettedernière reposant sur un bac-radier rempli de verre aphé-Irulaire defini par la revendicatioi +.
- 7 - Disporitifs d'ensilage ,caracterisé en ce qu'ils sont constituSs de logements cylindriques verticaux de conteneurs,et qu'ils sont fixés sur la dalle flottante.
- 8 - Cuvelage metallique ou maçonné coiffant le radier defini parla revendication 6,caracterisé en ce qu'il est rempli deverre sphérulaire defini par la revendication 4
- 9 - Dispositif caracterisé en ce qu'il obture individuellementet collectivement les silos en fin de remplissage.cuvelage defini par la revendication 8.par la revendication 4 est interposé entre le sol et lecaracterisé en ce qu'une masse de verre sphérulaire définiIO - Procédé accessoire de sécurité contre les secousses sismiques,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7913062A FR2463108A2 (fr) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | Materiaux resistant au choc thermique et procedes pour les produire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7913062A FR2463108A2 (fr) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | Materiaux resistant au choc thermique et procedes pour les produire |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2463108A2 true FR2463108A2 (fr) | 1981-02-20 |
Family
ID=9225746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR7913062A Pending FR2463108A2 (fr) | 1979-05-21 | 1979-05-21 | Materiaux resistant au choc thermique et procedes pour les produire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2463108A2 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4751202A (en) * | 1985-06-21 | 1988-06-14 | Glaverbel | Manufacturing vitreous beads |
| US5558942A (en) * | 1993-11-12 | 1996-09-24 | Asahi Glass Company Ltd. | Ultraviolet ray absorbent colored glass |
| US5897956A (en) * | 1994-10-26 | 1999-04-27 | Asahi Glass Company Ltd. | Glass having low solar radiation and ultraviolet ray transmittance |
-
1979
- 1979-05-21 FR FR7913062A patent/FR2463108A2/fr active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4751202A (en) * | 1985-06-21 | 1988-06-14 | Glaverbel | Manufacturing vitreous beads |
| US4751203A (en) * | 1985-06-21 | 1988-06-14 | Glaverbel | Manufacturing vitreous beads |
| US5558942A (en) * | 1993-11-12 | 1996-09-24 | Asahi Glass Company Ltd. | Ultraviolet ray absorbent colored glass |
| US5897956A (en) * | 1994-10-26 | 1999-04-27 | Asahi Glass Company Ltd. | Glass having low solar radiation and ultraviolet ray transmittance |
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