FR2532100A1 - Procede pour la reduction du volume de dechets radioactifs - Google Patents
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Abstract
ON REDUIT LE VOLUME DE DECHETS RADIOACTIFS COMBUSTIBLES TELS QUE PAPIER, MATIERES PLASTIQUES, CAOUTCHOUC, TISSUS ET BOIS EN UN RESIDU DE CENDRES EN UTILISANT UNE PYROHYDROLYSE, PAR UN PROCEDE QUI COMBINE LA PYROLYSE DES DECHETS DANS UNE CUVE A DES TEMPERATURES COMPRISES ENTRE 500 ET 700C ET LA GAZEIFICATION DU CARBONE RESIDUEL AVEC DE LA VAPEUR SURCHAUFFEE. ON UTILISE DES PRESSIONS DE 1 A 3,5MPA AVEC DES DEBITS DE VAPEUR DE L'ORDRE DE 4 A 50MLSM DE MANIERE QUE LES CONSTITUANTS CARBONES DES DECHETS SOIENT ELIMINES SOUS FORME D'OXYDES GAZEUX.
Description
La présente invention concerne un procédé pour la réduction du volume des déchets radioactifs.
Les réacteurs nucléaires CANDU à l'uranium naturel utilisant l'eau lourde comme modérateur, produisent, en tant que stations à une seule unité, environ cinq fûts de 200 ;1.
de déchets radioactifs à bas niveau non agglomérés, par
Jour. Ces déchets sont essentiellement des déchets combustables courants contenant des matières cellulosiques (par exemple papier), des matières plastiques (par exemple des gants Jetables, etc...), du caoutchouc, des tissus et du bois. Actuellement, le stockage en surface de ces déchets sous forme agglomérée est le meilleur.choix de prix en ce qui concerne la manipulation. Mais finalement, bien que les volumes des déchets soient relativement faibles, 350 m3/an, un traitement supplémentaire est nécessaire pour immobiliser les déchets radioactifs. Cela est dû aux exigences concernant l'élimination des déchets ainsi que le maintien des coûts de stockage à une faible valeur.Les technologies courantes disponibles pour la réduction du volume des déchets combustibles sont complexes et onéreuse.
Jour. Ces déchets sont essentiellement des déchets combustables courants contenant des matières cellulosiques (par exemple papier), des matières plastiques (par exemple des gants Jetables, etc...), du caoutchouc, des tissus et du bois. Actuellement, le stockage en surface de ces déchets sous forme agglomérée est le meilleur.choix de prix en ce qui concerne la manipulation. Mais finalement, bien que les volumes des déchets soient relativement faibles, 350 m3/an, un traitement supplémentaire est nécessaire pour immobiliser les déchets radioactifs. Cela est dû aux exigences concernant l'élimination des déchets ainsi que le maintien des coûts de stockage à une faible valeur.Les technologies courantes disponibles pour la réduction du volume des déchets combustibles sont complexes et onéreuse.
Par exemple, l'actuelle technologie d'incinération nécessite un système de manipulation des gaz d'échappement très sophistiqué en raison des volumes importants de matières particulaires contenant des radioéléments.
Il existe un besoin pour un procédé de réduction du volume des déchets radioactifs dans lesquel :
1) la manipulation des gaz d'échappement est sim
ple;
2) le processus de combustion est endothermique
pour faciliter le réglage de la température;
3) il est possible, pour le système, d'être confiné
par recyclage de l'eau ou de la vapeur du processus;
4) l'investissement en capital est faible; et
5) le procédé se prête aisément à un fonctionnement
automatisé.
1) la manipulation des gaz d'échappement est sim
ple;
2) le processus de combustion est endothermique
pour faciliter le réglage de la température;
3) il est possible, pour le système, d'être confiné
par recyclage de l'eau ou de la vapeur du processus;
4) l'investissement en capital est faible; et
5) le procédé se prête aisément à un fonctionnement
automatisé.
Conformément à la présente inventionS il est prévu un procédé de réduction du volume de déchets radioactifs consistant :
a) à pyrolyser les déchets radioactifs à l'inté
rieur d'une cuve,
b) tout en faisant passer de la vapeur surchauffée
à travers la cuve à une température allant de 500 à
70Q C, à une pression de l'ordre de 1 à 3,5 MPa et avec
un débit compris entre 4 et 50 mL/s/m3 du volume de l'in-
térieur de la cuveS pour provoquer une pyrohydrolyse des
déchets et éliminer de la cuve les sonstituants carbo
nés des déchets pyrolyses sous forme d'oxydes gazeux en
laissant un résidu de cendres dans la cuve;
c) à filtrer les particules entraSnées éventuelle-
ment présentes avec les oxydes gazeux,
d) à éliminer les vapeurs acides éventuellement
présentes avec les oxydes gazeux par un sorbant liquide,
e) à condenser la vapeur et les substances organi
ques éventuellement présentes avec les oxydes gazeux, et
f) à éliminer les cendres de la cuve.
a) à pyrolyser les déchets radioactifs à l'inté
rieur d'une cuve,
b) tout en faisant passer de la vapeur surchauffée
à travers la cuve à une température allant de 500 à
70Q C, à une pression de l'ordre de 1 à 3,5 MPa et avec
un débit compris entre 4 et 50 mL/s/m3 du volume de l'in-
térieur de la cuveS pour provoquer une pyrohydrolyse des
déchets et éliminer de la cuve les sonstituants carbo
nés des déchets pyrolyses sous forme d'oxydes gazeux en
laissant un résidu de cendres dans la cuve;
c) à filtrer les particules entraSnées éventuelle-
ment présentes avec les oxydes gazeux,
d) à éliminer les vapeurs acides éventuellement
présentes avec les oxydes gazeux par un sorbant liquide,
e) à condenser la vapeur et les substances organi
ques éventuellement présentes avec les oxydes gazeux, et
f) à éliminer les cendres de la cuve.
Les déchets radioactifs peuvent être déposés sur une grille supérieure dans la cuve de manière qu'ait lieu au moins une partie importante de la pyrolyse des déchets radioactifs pendant que les déchets radioactifs se trouvent sur la grille supérieure, et les déchets pyrolysés tombent, à travers la grille supérieure, sur une grille inférieure où a lieu au moins une partie importante de la pyrohydrs- lyse, le résidu de cendres passant à travers la grille inférieure.
Gans certains modes de réalisation de la présente invention, la pression de vapeur dans la cuve se situe entre 1,4 et 2,8 MPa et le débit de la vapeur condensée est de l'ordre de 16,7 mL/s/m3 du volume de l'intérieur de la cuve.
Dans d'autres modes de réalisation de la présente invention, la vapeur surchauffée est obtenue par chauffage et recyclage de la vapeur condensée.
Les déchets organiques liquides peuvent être introduits dans la cuve avec la vapeur condensée recyclée.
Sur les dessins annexés qui illustrent, à titre d'ex- emple, des modes de réalisation de la présente invention :
Fig. 1 est un schéma de circulation pour un procédé discontinu de réduction du volume de déchets radioactifs;
Fig. 2 est un schéma de circulation pour un procédé semi-continu de réduction du volume de déchets radioactifs et
Fig. 3 est un schéma de circulation d'un cyclone représenté sur la figure 2
Sur la figure 1 sont représentés, d'une manière ge- nérale, une cuve de réacteur 1, une unité 2 de production de vapeur surchauffée, des filtres 4 et 6, des cellules 8 et 10 d'absorption de vapeur acide, un condenseur 12, un tuyau pour gaz d'échappement 13, une cuve 14 de décharge des cendres et une canalisation sous vide 15.
Fig. 1 est un schéma de circulation pour un procédé discontinu de réduction du volume de déchets radioactifs;
Fig. 2 est un schéma de circulation pour un procédé semi-continu de réduction du volume de déchets radioactifs et
Fig. 3 est un schéma de circulation d'un cyclone représenté sur la figure 2
Sur la figure 1 sont représentés, d'une manière ge- nérale, une cuve de réacteur 1, une unité 2 de production de vapeur surchauffée, des filtres 4 et 6, des cellules 8 et 10 d'absorption de vapeur acide, un condenseur 12, un tuyau pour gaz d'échappement 13, une cuve 14 de décharge des cendres et une canalisation sous vide 15.
La cuve-l est munie de deux grilles en acier inoxydable 18 et 20 qui s'étendent à travers celle-ci à différentes hauteurs dans une partie intermédiaire de la cuve 1.
Une conduite 22 d'arrivée de déchets radioactifs comportant deux vannes sphériques 24 et 26, une vanne à passage direct 28 et un manomètre 29 est raccordée à la partie supérieure de la cuve 1. Un manomètre 32 est monté sur la cuve l qui comporte une sortie 33 pour les gaz.
La cuve 1 est entourée d'une bobine 34 de chauffa- ge électriquelcomporte une conduite 36 d'admission de vapeur surchauffée, reliée à l'unité 2 de production de vapeur surchauffée, une partie inférieure 38 en forme de trémie pour la collecte des cendres au-dessóus de la grille inférieure 20 et une conduite 39 d'évacuation des cendres.
L'unité 2 de production de vapeur surchauffée comporte un tuyau 40 d'alimentation en eau, un manomètre 4Z, une bobine 14 de chauffage électrique et une sortie 46 de vapeur surchauffée, reliée à la conduite 36 d'admission de vapeur surchauffée de la cuve 1.
Les filtres 4 et 6 sont des filtres en ligne en acier inoxydable d'une dimension de maille de 0,5 micron.
Les filtres 4 et 6 sont reliés à la sortie du gaz 33 de la
cuve 1 par les conduites de dégagement 48 à 50 et les vannes 52 et 54.
cuve 1 par les conduites de dégagement 48 à 50 et les vannes 52 et 54.
Les cellules 8 et 10 d'absorption-de vapeur acide sont reliées, respectivement par les conduites 56 et 58, aux filtres 4 et 6; les conduites 60 à 62, les vannes 64 et 66 et la vanne 68 de commande de la vapeur 68 sont raccordées au condenseur de vapeur 12. Les conduites 60 et 61 sont reliées à un manomètre 69.
Le condenseur de vapeur 12 est refroidi par un serpentin échangeur 70 refroidi par de l'eau et le condensat provenant du condenseur 12 est recueilli dans un collecteur de liquide 72. Le collecteur de liquide 72 possède un agitateur pour condensat 74, un dispositif 76 pour l'ad- dition d'un dispersant et un système 78 d'aJustement du pH.
Ilest prévu une pompe 80 pour le pompage du condensat à partir du collecteur de liquide 72 et son recyclage vers le tuyau 40 d'alimentation en eau de l'unité 2 de production de vapeur surchauffée.
La vanne 82 à passage direct et la vanne sphérique 84 sont prévues pour l'évacuation, par intermittence, des cendres à partir de la cuve 1 vers la cuve 14.
Les déchets radioactifs provenant par exemple d'un réacteur nucléaire CANDU à uranium naturel, utilisant de l'eau lourde comme-modérateur, comprennent de manière typique du papier, du polyéthylène, du poly(chlorure de vinyle) et des tissus et des essais ont été effectués pour pyrolyser ces matières dans la cuve 1 en tant que déchets simulés.
Au cours des expériences, ces matières ont été amenées sur la grille supérieure 18 de la cuve 1 à partir de la conduite 22 au moyen des vannes 24, 26 et 28 pour maintenir plus au moins la pression à llintérieur de la cuve 1. üne température n'excédant pas 700 C a été maintenue dans la cuve 1 au moyen de la bobine de chauffage 34 pendant que de la vapeur surchauffée produite dans l'unité 2 à l'aide de la bobine de chauffage 44 a été envoyée dans la cuve 1.
Le produit de carbonisation, formé sur la grille supérieure 18 à partir des déchets simulés, tombe sur la deuxième grille 20 où le produit de carbonisati-on est transformé en cendres et passe à travers la deuxième grille 20 pret à être évacué sous forme de cendres en direction de la cuve 14. On a constaté que les gaz produits par pyrolyse des déchets simulés subissaient des.réactions secondaires à la fois dans la cuve 1 et dans les conduites 4a à 50 en formant des goudrons lourds, des produits charbonneux et un constituant de gaz léger.L'utilisation de vapeur surchauffée sous pression a provoqué une décomposition totale des gaz de pyrolyse sans qu'il y ait entraînement substan tiel de particules et sans quton ne trouve aucune preuve de la formation de produits de carbonisation dans les conduites 48 à 50 dont on avait observé la présence lorsqu'on n'u- tilise pas de vapeur surchauffée sous pression. -Cela était dû au fait que la vapeur surchauffée sous pression a permis à la réaction de déplacement du gaz à l'eau endothermique de se poursuivre; autrement dit, le produit de carbonisation ou le carbone fixé a été décomposé en monooxyde de carbone et hydrogène. Cela s'est traduit par des réductions de volume globales élevées et allant Jusqu'à 50:1.
L'utilisation de la pression de fluide dans le réacteur 1 s'est recélée procurer deux avantages.
FeV
Tout d'abord, en maintenant la cuve à réaction 1 sous pression, le refoulement de particules a été réduit au minimum.
Tout d'abord, en maintenant la cuve à réaction 1 sous pression, le refoulement de particules a été réduit au minimum.
En second lieu, la pression de fluide a augmenté le temps de rétention des gaz de pyrolyse dans la cuve 1 et a accru le temps de contact entre la vapeur et les gaz. Cela a permis à la réaction de déplacement du gaz à l'eau d'être davantage menée à son terme et d'éliminer la formation de produit de carbonisation et la libération d'huiles lourdes
Dans certains essais on a fait circuler de l'azote à travers la cuve 1 et celui-ci a été évacué par la conduite à vide 15.
Dans certains essais on a fait circuler de l'azote à travers la cuve 1 et celui-ci a été évacué par la conduite à vide 15.
Les particules de cendres entraînées ont été séparées des gaz par filtration au moyen des filtres 4 et 6.
La vapeur d'HCl des gaz d'échappement a été extraite par les cellules d'absorption 8 et 10 qui contenaient du CaO, du Na7C03 ou un absorbant similaire. Pour éliminer les vapeurs acides, on a utilisé l'absorbant solide dans les cellules 8 et 10 de préférence à des laveurs à liquide du fait du moindre volume de déchets pr.oduits.
Le volume important de déchets liquides provenant de ltépu- ration nécessiterait un traitement plus conséquent que l'absorbant solide.
Un autre avantage est que liabsorbant solide peut être manipulé à Plaide d'un système similaire ou du même système que celui utilisé pour immobiliser les cendres évacuées de la cuve 1. La pression des gaz d'échappement a été ensuite abaissée jusqu'à la pression atmosphérique à l'aide des vannes 64, 66 et 68.
Une fraction de liquide condensable comprenant de l'eau provenant de l'inJection de vapeur et des matières organiques légères issues du craquage incomplet des gaz d'é- chappement de la cuve 1 ont été condensées dans le condenseur 12.
Les gaz d'échappement ont été éliminés par la conduite 13 et on les a fait passer à travers un filtre (non représenté).
Le condensat provenant du condenseur 12 est recueilli dans le collecteur 72 où le pH a été aJusté par le dispositif 78 tandis qu.'un dispersant a été aJouté qu moyen de 76 et mélangé avec le condensat à l'aide de l'agitateur 74 pour former une émulsion qui a été recyclée vers l'unité de production de vapeur surchauffée 2 par la pompe 80.
Les expériences ont été conduites à des pressions élevées et les déchets simulés ont été aJoutés en des quantités séparées (mode discontinu) dans la cuve 1. En úti- lisant dans la cuve 1 une pression de gaz provenant du gaz inerte d'alimentation ou des gaz de pyrolyse produits de l'ordre de 1 à 3,5 MPa et à une température comprise entre 500 et 700 C, on évite en grande partie l'entraSnement de particules dans les gaz d'échappement.
La pyrolyse du.produit à base de déchets simulés a conduit; sous une pression de gaz inerte ou une-pres- sion de gaz de pyrolyse produits, en utilisant.l'appareil représenté sur la figure 1 à une réduction de volume globale d'au moins 20:1 à partir d'une charge initialement comprimée en volume à 5:1. On a constaté que les gaz de pyrolyse étaient soumis à des réactions secondaires à la fois dans la cuve 1 et dans les conduites 48 à 50 avec pour résultat la formation de goudrons lourds, de produits de carbonisation et d'un constituant de gaz léger. Des essais menés sans vapeur sous pression ont conduit à une accumulation excessive de produits de carbonisation dans l'ensemble du système.Les essais effectués au moyen de vapeur sous pression ont provoqué une décomposition presque totale des gaz de pyrolyse sans entrainement sensible de particules ni de preuve de formation de produits de carbonisation. On a constaté que l'utilisation de vapeur surchauffée permettait à la réaction de déplacement du gaz à l'eau endothermique de se réaliser; autrement ditS le produit--de carbonisation ou le carbone fixé a été décomposé en monooxyde de carbone et hydrogène si bien que les réductions de volume globales élevées de l'ordre de 50:1 ont été obtenues.
Sur la figure 2, les éléments identiques å ceux représentés sur la figure 1 sont désignés par les me- mes références et on se reportera à la description précédente pour les définir.
L'appareil basé sur le schéma de circulation représenté sur la figure 2 a été utilisé pour des expé- riences où l'on a fait fonctionner l'appareil sur une base semi-continue.
Sur la figure 2, les vannes 52 et 54 sont placées respectivement sur les tuyauteries 86 et 88 qui peuvent également comporter des séparateurs à cyclone 90 et 92.
Les filtres 4 et 6 sont équipés de conduites 94 et 96 de refoulement d'azote, respectivement, pour aider au nettoyage des filtres. 11 est prévu des dégagements 98 et 100 pour permettre le remplacement des absorbants une fois qu'ils sont épuisés.
Un filtre 102 comportant une arrivée d'air 104 et une sortie d'air 106 est relié à la conduite 13.
Le collecteur 72 comporte un tuyau 108 de chargement des déchets liquides organiques et un tuyau 110 pour l'eau d'appoint.
La conduite 36 comporte un manomètre 112.
La cuve 14 de décharge des cendres comporte un tuyau de transfert pneumatique 114 pour le déplacement des cendres vers un dispositif d'immobilisation, tel qu'un mélangeur à rubans 116 avec une alimentation en bitume 118.
Sur la figure 3, les éléments identiques à ceux représentés sur la figure 2 sont désignés par les me- mes références et on se reportera à la description précé- dente pour les définir.
Sur la figure 3, le séparateur à cyclone 90 comporte une tuyauterie 120 avec des vannes 122 et 84 et un tuyau 15 en T à vide pour le balayage du système par de l'azote, relié à la cuve 14 de décharge des cendres 14.
Le séparateur à cyclone 92 est relié à la cuve 14 de décharge des cendres de la même manière que le séparateur à cyclone 90 qui est représenté en position de raccordement sur la figure 3.
Les déchets liquides organiques produits au cours du fonctionnement du réacteur nucléaire comprennent des huiles lourdes qui se dégagent des systèmes hydrauliques et de lubrification et des liquides de scintillation qui sont utilisés dans l'analyse du tritium. On a constaté que ces déchets pouvaient être transformes en monooxy- de de carbone et hydrogène par introduction dans le collecteur 72 à travers la conduite 108 où ils sont mélangés avec de l'eau, renvoyés par la pompe 80 à travers l'uni- té 2 de production de vapeur surchauffée et ensuite introduits dans la cuve 1. Les liquides organiques sont ensuite soumis aux mêmes processus que les déchets solides et sont décomposés en oxydes gazeux et en hydrogène.
Dans les expériences utilisant le dispositif de la figure 2, l'unité 2 de production de vapeur surchauf- fée a été alimentée en vapeur à partir de deux autoclaves (non représentés) montés en parallèle et munis de soupapes pour assurer une production continue de vapeur Un des autoclaves avait une capacité de 4 litres et était un géné raieur de vapeur primaire.- L'autre autoclave était un gé néra-teur de vapeur d'appoint destiné à être utilisé lors du refroidissement du générateur primaire en étant rechar- gé avec de l'eau et chauffé en vue de la production de vapeur.
Le générateur 2 de vapeur surchauffée était un tube en acier inoxydable enroulé de 9,52 mm avec un enroulement parallèle d'éléments électriques chauffants, Ce générateur fonctionnait à environ 900 C et sous environ 4,1 MPa.en fournissant une température de vapeur dans la cuve 1 de 600 à 700 C, la température de fonctionnement requise.
Les échantillons utilisés pour les essais semi-continus é-taient des charges comprimées, de forme cy lindrique de 1 à 8g et cont.enaient de l'U02 pour l'eva- luation de l'entraînement de particules dans le système,
Le répartition des charges de l'échantillon était de 32% en poids de papier, de 8% en poids de PVC, de 36% en poids de matière plastique, de 12X enpoids de caoutchouc, de 4% en poids de tissu et de 8% en poids de bois.
Le répartition des charges de l'échantillon était de 32% en poids de papier, de 8% en poids de PVC, de 36% en poids de matière plastique, de 12X enpoids de caoutchouc, de 4% en poids de tissu et de 8% en poids de bois.
Le chargement normal de l'échantillon a nécessite la séquence opératoire suivante :
1) on a fait tomber une charge comprimée de
.forme cylindrique entre les deux vannes sphériques 24
et 26,
2) avec les vannes sphériques 24 et 26 fermées,
le volume entre celles-ci a été mis sou.s pression avec
N2 à partir d'une source non représentée Jusqu'à une va
leur légèrement supérieure à la pression de fonctionne
ment.
1) on a fait tomber une charge comprimée de
.forme cylindrique entre les deux vannes sphériques 24
et 26,
2) avec les vannes sphériques 24 et 26 fermées,
le volume entre celles-ci a été mis sou.s pression avec
N2 à partir d'une source non représentée Jusqu'à une va
leur légèrement supérieure à la pression de fonctionne
ment.
3) la vanne 28 à passage direct a été ensui
te ouverte et puis, immédiatement apres, 12 vanne sphé
rique 26 a été ouverte, et
4) la charge est ensuite tombée sur la pre
mière grille 18 dans la cuve 1, puis la vanne 28 à pas-
sage direct a été fermée. On a ensuite ouvert les deux
vannes sphériques 24 et 26 pour une inspection visuel
le pour s'assurer que la charge a été convenablement
introduite dans la cuve 1.
te ouverte et puis, immédiatement apres, 12 vanne sphé
rique 26 a été ouverte, et
4) la charge est ensuite tombée sur la pre
mière grille 18 dans la cuve 1, puis la vanne 28 à pas-
sage direct a été fermée. On a ensuite ouvert les deux
vannes sphériques 24 et 26 pour une inspection visuel
le pour s'assurer que la charge a été convenablement
introduite dans la cuve 1.
La décharge de produit a été examinée après des essais de quatre Jours Le réacteur a été refroidi à environ 100 C et pressurisé Jusqu'à 28 kg/cm2 avec N2.
La vanne à passage direct 82 dans la conduite 39 d'évacuation des cendres a été ouverte, puis la vanne sphérique 84 si bien que les cendres se sont déversées dans la cuve sous vide 14.
Deux types d'essais ont été effectués. Dans le premier cas, les variables opératoires de température, de pression et de débit de vapeur ont été présélectionnées.
Un résumé des essais réalisés et les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau 1. Le plan d'expérience effectif était du type factoriel où la température s'étageait entre 500 et 650 C, la pression de vapeur se situait entre O et 2y8 mPa et le débit de vapeur était compris entre 1 et 4 cc/mln. (vapeur condensée). En choisissant des combinaisons de points haut et bas, on a obtenu une optimisation efficace des paramètres opératoires.
Dans le deuxième type dfessais,on a tente une variation d'un ou de plusieurs paramètres opératoires au cours de l'expérience. Le but de ces essais était d'apprécier l'influence des faibles changements de paramètres opératoires. Des fuites de vapeur ont été détectées dans certains cas; cependant, les chiffres obtenus avant la fuite demeurent valables. Un résumé global de ces essais est présenté dans le tableau 2 Les données tirées des expériences C-ll à C-19 ont fourni des renseignements précieux sur l'intéraction température, pres sion et débit de vapeur. Ces intéractions ont été résumées dans les tableaux 3 4, 5, 6 et 7.
Des essais semi-continus ont également été réalisés pour recueillir des renseignements supplémentaires sur le procédé. La cuve l@a été maintenue chaude et mise sous pression et, environ toutes les 3- å 5 heures, un paquet de déchets identique à celui décrit plus haut a été placé dans la cuve 1 en utilisant les vannes 24, 26 et 28 sur la conduite d'-alimentation 22.Des opérationsde sondage pendant des périodes allant Jusqu'à 96 heures ont été effectuées avec d'autres variations de température, de pression et de débit de vapeur et il a été trouvé qu'elles produisaient des réductions de volume de 25:1 et des diminutions de poids de 9-3X Les résultats des essais semi conti- nus sont résumés dans le tableau 7.
A l'issue de ces essais, il a été effectué une comparaison des procédés discontinus et des procédés semi-continus.
Le tableau 8 indique les avantages et les inconvénients des systèmes de pyrohydrolyse discontinus et se mi-continus.
TABLEAU 1
Essais de pyrohydrolyse discontinus - Type 1
Expérience Température Pression Temps de rétention Débit de vapeur Réduction C MPa à T = 500 C condensée % en % en voheures cc/min poids lume
C-1 650 2,8 10 1/4 2,0 80 81
C-3 650 2,8 7 2,0 85 85
C-4 650 2,8 12 1,5 80 79
C-5 650 1,4 12 2,2 72 82
C-6 600 0,7 13 1,6 792 782
C-8 500 0 12 2,2 782 822
C-9 500 1,4 12 4,0 74 79
C-10 650 2,8 12 3,75 75 81
Notes : 1. Insuccès de C-7 et C-2 à cause d'un joint fuyant.
Essais de pyrohydrolyse discontinus - Type 1
Expérience Température Pression Temps de rétention Débit de vapeur Réduction C MPa à T = 500 C condensée % en % en voheures cc/min poids lume
C-1 650 2,8 10 1/4 2,0 80 81
C-3 650 2,8 7 2,0 85 85
C-4 650 2,8 12 1,5 80 79
C-5 650 1,4 12 2,2 72 82
C-6 600 0,7 13 1,6 792 782
C-8 500 0 12 2,2 782 822
C-9 500 1,4 12 4,0 74 79
C-10 650 2,8 12 3,75 75 81
Notes : 1. Insuccès de C-7 et C-2 à cause d'un joint fuyant.
2. Projection de matière observée conduisant à des pertes de poids plus élevées.
3. Le débit de vapeur s'exprime en cc/min de trop plein d'eau provenant des jets (vapeur condensée).
TABLEAU 2.
Essais de pyrohydrolyse - Type 2
Expérience Température Pression Temps de rétention Débit de vapeur Réduction C MPa à T = 500 C condensée
% en poids % en volume heures cc/min
C-11 500-700 1,4-2,8 12 h 3,5-4,5 86 87
C-13 500-700 1,4-2,8 12 h 2,2 (moyenne) 90 -
C-14 700 2,8 12 h 2,4 (moyenne) 83 -
C-15 650 2,8 5 h 1,5 75 -
C-16 650 1,4-2,8 12 h 2,0 75 -
C-17 650 1,4-2,8 12 h 1,8-6,5 83 -
C-18 650 1,4-2,8 12 h 1,0-4,0 81 83
C-19 650 1,4-2,8 12 h 0-4,0 82 -
Notes : 1. L'expérience C-12 s'est soldée par un échec et C-13 à 16 présentaient des fuites de vapeur.
Expérience Température Pression Temps de rétention Débit de vapeur Réduction C MPa à T = 500 C condensée
% en poids % en volume heures cc/min
C-11 500-700 1,4-2,8 12 h 3,5-4,5 86 87
C-13 500-700 1,4-2,8 12 h 2,2 (moyenne) 90 -
C-14 700 2,8 12 h 2,4 (moyenne) 83 -
C-15 650 2,8 5 h 1,5 75 -
C-16 650 1,4-2,8 12 h 2,0 75 -
C-17 650 1,4-2,8 12 h 1,8-6,5 83 -
C-18 650 1,4-2,8 12 h 1,0-4,0 81 83
C-19 650 1,4-2,8 12 h 0-4,0 82 -
Notes : 1. L'expérience C-12 s'est soldée par un échec et C-13 à 16 présentaient des fuites de vapeur.
2. C-18 et 19 utilisaient un joint amiante-aluminium.
3. C-17 présentait une fuite d'hydrogène.
4. Les intervalles mentionnés à propos des paramètres opératoires sont des variations contrôlées pour déterminer les relation entre chaque paramètre et la vitesse de réaction telle que déterminée par des lectures effectuées sur le débit-mètre du produit gazeux.
TABLEAU 3
Variation du débit avec la pression pendant une période de 4,5 heures - Exp. C-16
Temps Température Pression Débit de vapeur Débit lu sur rotamètre C MPa condensée de gaz (cc/min) (cc/min)
650 2,1 2,0 69,01 650 1,4 2,0 26,5 650 2,1 2,0 23,0 650 1,4 2,0 24,0 650 2,8 2,0 15,02 Notes : 1. Débit initial élevé dû à une purge insuffisante des gaz de pyrolyse issus de la première phase.
Variation du débit avec la pression pendant une période de 4,5 heures - Exp. C-16
Temps Température Pression Débit de vapeur Débit lu sur rotamètre C MPa condensée de gaz (cc/min) (cc/min)
650 2,1 2,0 69,01 650 1,4 2,0 26,5 650 2,1 2,0 23,0 650 1,4 2,0 24,0 650 2,8 2,0 15,02 Notes : 1. Débit initial élevé dû à une purge insuffisante des gaz de pyrolyse issus de la première phase.
2. Développement de fuite dans le système.
TABLEAU 4
Variation du débit avec la pression pendant une période de 9 heures - Exp. C-18
Temps Température Pression Débit de vapeur Débit lu sur rotamètre C condensée de gaz (cc/min) (cc/min)
655 2,8 4 35 656 2,2 4 30 650 1,4 4 25 650 2,8 4 37,5 650 2.1 4 35 650 2,8 4 40 650 1,4 3 22 650 1,4 2 18 Note : 1. Indique une diminution du débit de gaz à l'eau avec une diminution de la pression et du débit de vapeur.
Variation du débit avec la pression pendant une période de 9 heures - Exp. C-18
Temps Température Pression Débit de vapeur Débit lu sur rotamètre C condensée de gaz (cc/min) (cc/min)
655 2,8 4 35 656 2,2 4 30 650 1,4 4 25 650 2,8 4 37,5 650 2.1 4 35 650 2,8 4 40 650 1,4 3 22 650 1,4 2 18 Note : 1. Indique une diminution du débit de gaz à l'eau avec une diminution de la pression et du débit de vapeur.
TABLEAU 5
Variation de la pression et du débit de vapeur pendant une période de 4 heures - Exp. C-19
Temps Température Pression Débit de vapeur Débit du rotamètre C MPa condensée de gaz (cc/min) (cc/min)
655 1,4 3 22,5 655 1,5 4 23,5 654 1,5 3 22,5 651 1,5 4 25,0 652 2,2 4 27,5 651 2,8 4 30,5 655 2,1 4 27,5 655 1,5 4 22,5 Notes : 1. Echantillonnage ayant lieu à des intervalles de 15 à 30 minutes.
Variation de la pression et du débit de vapeur pendant une période de 4 heures - Exp. C-19
Temps Température Pression Débit de vapeur Débit du rotamètre C MPa condensée de gaz (cc/min) (cc/min)
655 1,4 3 22,5 655 1,5 4 23,5 654 1,5 3 22,5 651 1,5 4 25,0 652 2,2 4 27,5 651 2,8 4 30,5 655 2,1 4 27,5 655 1,5 4 22,5 Notes : 1. Echantillonnage ayant lieu à des intervalles de 15 à 30 minutes.
2. Les résultats sont indiqués pour tous les essais en fonction du temps croissant.
3. La diminution du débit et de la pression confirme les résultats de C-18.
TABLEAU 6
Dépendance du débit de gaz vis-à-vis de la température - Exp. C-11
Temps Température Pression Débit de vapeur Débit du rotamètre C MPa condensée de gaz (cc/min) (cc/min)
600 2,8 4 2,5 625 2,8 4 12,5 650 2,8 4 22,0 675 2,8 4 57,5 683 2,8 4 63,0 680 1,4 4 47,5 695 1,4 4 52,5 691 2,8 4,5 65,0 700 2,8 5,0 72,0 Note : Augmentation sensible du gaz à l'eau avec la température croissante.
Dépendance du débit de gaz vis-à-vis de la température - Exp. C-11
Temps Température Pression Débit de vapeur Débit du rotamètre C MPa condensée de gaz (cc/min) (cc/min)
600 2,8 4 2,5 625 2,8 4 12,5 650 2,8 4 22,0 675 2,8 4 57,5 683 2,8 4 63,0 680 1,4 4 47,5 695 1,4 4 52,5 691 2,8 4,5 65,0 700 2,8 5,0 72,0 Note : Augmentation sensible du gaz à l'eau avec la température croissante.
TABLEAU 7
Essais semi-continus
Essais semi-continus
Charge1 <SEP> Conditions <SEP> opératoires <SEP> dans <SEP> Réduction <SEP> des <SEP> charges
<tb> N <SEP> d'es- <SEP> Durée
<tb> le <SEP> réacteur
<tb> sai <SEP> Poids <SEP> Nbre <SEP> de <SEP> Poids <SEP> d'échan- <SEP> en
<tb> total <SEP> charges <SEP> tillon <SEP> moyen <SEP> heures
<tb> Temp.<SEP> Pression <SEP> Débit <SEP> de <SEP> va- <SEP> Vol3 <SEP> Vol4
<tb> (g) <SEP> Poids2
<tb> C <SEP> (MPa) <SEP> peur
<tb> cc/H2O
<tb> I <SEP> 55 <SEP> 25 <SEP> 2,2 <SEP> 80 <SEP> 650 <SEP> 1,5 <SEP> 1,6 <SEP> 87 <SEP> - <SEP> (1,1 <SEP> à <SEP> 6,8)
<tb> II <SEP> 173 <SEP> 40 <SEP> 4,8 <SEP> 96 <SEP> 650 <SEP> 1,5 <SEP> 1,2 <SEP> 93 <SEP> 90 <SEP> 96
<tb> (2,2 <SEP> à <SEP> 8,6)
<tb> III <SEP> 122 <SEP> 25 <SEP> 4,9 <SEP> 66 <SEP> 650 <SEP> 1,5 <SEP> 0,9 <SEP> 84 <SEP> - <SEP> (4,6 <SEP> à <SEP> 6,1)
<tb> 1. La charge consistait en 32% de papier, 8% de PVC, 34% de matière plastique, 12% de caoutchouc, 4% de tissus et 8% de bois.
<tb> N <SEP> d'es- <SEP> Durée
<tb> le <SEP> réacteur
<tb> sai <SEP> Poids <SEP> Nbre <SEP> de <SEP> Poids <SEP> d'échan- <SEP> en
<tb> total <SEP> charges <SEP> tillon <SEP> moyen <SEP> heures
<tb> Temp.<SEP> Pression <SEP> Débit <SEP> de <SEP> va- <SEP> Vol3 <SEP> Vol4
<tb> (g) <SEP> Poids2
<tb> C <SEP> (MPa) <SEP> peur
<tb> cc/H2O
<tb> I <SEP> 55 <SEP> 25 <SEP> 2,2 <SEP> 80 <SEP> 650 <SEP> 1,5 <SEP> 1,6 <SEP> 87 <SEP> - <SEP> (1,1 <SEP> à <SEP> 6,8)
<tb> II <SEP> 173 <SEP> 40 <SEP> 4,8 <SEP> 96 <SEP> 650 <SEP> 1,5 <SEP> 1,2 <SEP> 93 <SEP> 90 <SEP> 96
<tb> (2,2 <SEP> à <SEP> 8,6)
<tb> III <SEP> 122 <SEP> 25 <SEP> 4,9 <SEP> 66 <SEP> 650 <SEP> 1,5 <SEP> 0,9 <SEP> 84 <SEP> - <SEP> (4,6 <SEP> à <SEP> 6,1)
<tb> 1. La charge consistait en 32% de papier, 8% de PVC, 34% de matière plastique, 12% de caoutchouc, 4% de tissus et 8% de bois.
2. Cette valeur est caloulée après élimination du poids d'UO2 et du produit de corrosion de l'acier inoxydable.
3. Basé sur une compression de 10 tonnes avec rebond. Rapport des volumes de charge comprimés avant et après essai.
4. Recalculé avec la charge initiale non comprimée.
TABLEAU 8
Comparaison des options de pyrohydrolyse discontinue et se
mi-continue
Comparaison des options de pyrohydrolyse discontinue et se
mi-continue
<tb> . <SEP> Discontinue <SEP> J <SEP> Semi-continue <SEP>
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<tb> à <SEP> l'aide <SEP> d'un <SEP> postbrû
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<tb> : <SEP> levés <SEP> (remplacement <SEP> des <SEP> : <SEP> : <SEP>
<tb> : <SEP> JOints <SEP> et <SEP> chauffage <SEP> d'u-: <SEP>
<tb> : <SEP> ne <SEP> grande <SEP> cuve)
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<tb> : <SEP> : <SEP> cyclage <SEP> thermique <SEP> réduit)
<tb> Inconvénients <SEP> Inconvénients
<tb> :l.Investissement <SEP> en <SEP> capital: <SEP> 1.<SEP> Nécessite <SEP> un <SEP> système
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Claims (5)
1. Procédé pour la réduction du volume de déchets radioactifs, caractérisé en ce qu'il consiste :
a) - à pyrolyser les déchets radioactifs à l'in-
térieur d'une cuve,
b) - tout en faisant passer de la vapeur surchauf
fée à travers la cuve à une température allant de 500 à
700 C, à une pression de llordre de 1 à 3,5MPa et avec
un débit compris entre 4 et 50 mL/s/m3 du volume de 1'
intérieur de la cuve, pour provoquer une pyrohydrolyse
des déchets et éliminer de la cuve les constituants car
bonés des déchets pyrolyses sous forme d'oxydes gazeux
en laissant un résidu de cendres dans la cuve;;
c) - à filtrer les particules entraînées éven
tuellement présentes avec les oxydes gazeux t
d) - à éliminer les vapeurs acides éventuelle
ment présentes avec les oxydes gazeux par un sorbant
liquide,
e) - à condenser la vapeur et les substances or
ganiques éventuellement présentes avec les oxydes ga
zeux, et
f) - à éliminer les cendres de-la cuve.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les déchets radioactifs sont déposés sur une grille supérieure dans la cuve qu'au moins une partie importante de la pyrolyse des déchets radioactifs a lieu pendant que les déchets radioactifs se trouvent sur la grille supérieure, que les déchets pyrolysés tombent, à travers la grille supérieure, sur une grille inférieure, qu'- au moins une partie importante de la pyrohydrolyse e lieu sur la grille inférieure et que le résidu de cendres tombe à travers la grille inférieure.
3. Procédé selon l'une des revendicatibns 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression de vapeur dans la cuve s'échelonne de 1,4 à 2,8 MPa et que le débit de la vapeur condensée est de l'ordre de 16,7 mL/s/m3 du volume de l'in- térieur de la cuve.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vapeur surchauffée est obtenue par chauffage et recyclage de la vapeur condensée.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les déchets organiques liquides sont introduits dans la cuve avec la vapeur condensée recyclée.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/409,849 US4410126A (en) | 1978-10-12 | 1982-08-20 | Mass soldering system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2532100A1 true FR2532100A1 (fr) | 1984-02-24 |
Family
ID=23622233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8311295A Revoked FR2532100A1 (fr) | 1982-08-20 | 1983-07-06 | Procede pour la reduction du volume de dechets radioactifs |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4410126A (fr) |
| FR (1) | FR2532100A1 (fr) |
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