..BE..DE......GB..IT......SE......................
C
0099818
DEMANDE DE BREVET EUROPEEN
A1
19840201
EP
83401438.3
19830712
fr
fr
fr
8212382
19820715
FR
19840201
198405
19840201
198405
3
3F 24F 9/00 A
3B 08B 15/00 B
de
Einschränkung der Verunreinigung eines Raumes mittels eines Luftvorhangs
en
Method of confining the pollution of an area by making use of an air curtain
fr
Procédé de confinement de la pollution d'un local à l'aide d'une veine gazeuse
COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE Etablissement de Caractère Scientifique Technique et Industriel
00200902
B 7555.3 JR
CEA
31/33, rue de la Fédération
F-75015 Paris
FR
Meline, François
43, rue Saint Placide
F-75006 Paris
FR
Mongrédien, André (FR)
et al
00017410
Les Séquoias 34, rue de Marnes
F-92410 Ville d'Avray
FR
BE
DE
GB
IT
SE
La présente invention a pour objet un procédé de confinement de la pollution d'un local (4) à l'aide d'une veine gazeuse (12).
Ladite veine gazeuse (12) se composant d'une zone de transition et d'une zone de plein développement du jet, la zone de transition comportant un dard (13), on donne à ce dernier une longueur égale à la portée du jet et on pilote la première veine gazeuse (12) par une deuxième veine gazeuse (24) située du côté opposé au local (4) par rapport à la première veine (12).
Application au confinement de locaux contenant des produits toxiques ou radioactifs.
La présente invention se rapporte aux procédés de confinement d'un local pollué à l'aide d'une veine gazeuse et a plus spécialement pour objet un tel procédé qui permette d'avoir un rapport très élevé entre le niveau de pollution du local et le niveau de pollution à l'extérieur de celui-ci.
Il est connu, notamment dans les installations nucléaires, d'isoler un local contenant une machine dégageant des poussières radioactives en grande quantité à l'aide d'un rideau d'air afin de pouvoir intervenir facilement sur ladite machine à travers ce rideau d'air. Un exemple de mise en application de ce procédé est illustré à la figure 1 sur laquelle on voit, à l'intérieur d'une cellule 1, une cloison verticale 2 définissant un local 4 à l'intérieur duquel est installée une machine 6 servant au découpage d'éléments combustibles nucléaires. Le local 4 contenant la machine 6 communique avec le reste de la cellule par une ouverture 8. Une veine gazeuse divergente 12, sortant par une buse 10, recouvre toute la surface de l'ouverture 8 empêchant ainsi l'air pollué du local 4 de pénétrer dans la zone propre 5 de la cellule 1. L'air de la veine 12 est repris par une bouche d'aspiration 14 et envoyé dans un circuit comprenant un cyclone 16 et un ventilateur 18. Dans la suite du présent texte, on appellera "portée du jet", ou de la veine 12, la distance parcourue par celle-ci depuis la fente d'injection 7 jusqu'à la bouche de reprise 14, et qui correspond à la largeur de l'ouverture 8.
L'air sortant du cyclone 16 est généralement rejeté à l'extérieur de l'enceinte 1 : comme il contient encore une certaine quantité de poussières radioactives, il est nécessaire de le filtrer à l'aide d'un filtre absolu 19 avant de le rejeter dans l'atmosphère. Cependant, outre le fait que ces filtres constituent des matériels très coûteux, leur remplacement est une opération longue et délicate à cause de toutes les protections qui sont nécessaires en raison de la forte activité des poussières. De plus, ils constituent des déchets actifs qu'il faut conditionner avant leur évacuation. C'est pourquoi on a tout intérêt à en diminuer la fréquence de remplacement. Pour cela, on ne rejette à l'extérieur qu'une partie de l'air sortant du cyclone 16, l'autre partie étant recyclée dans la buse 10. Une ouverture 22, pratiquée dans la paroi 23 de la cellule 1, permet à l'air de ventilation de pénétrer dans la cellule afin de remplacer l'air extrait à travers le filtre 19 par le ventilateur 20.
Un tel procédé présente des inconvénients importants. En effet, comme on peut le voir sur la figure 1, la veine gazeuse 12 se compose de deux parties : une première partie, dite "zone de transition", s'étend sur une longueur 1 à partir de la fente 7 et comprend un "noyau potentiel" ou "dard" 13, constitué uniquement par de l'air injecté à travers la buse 10, et qui a sensiblement, vu en coupe, la forme d'un triangle de longueur 1, cette dernière étant égale à environ 6 fois la largeur e de la fente d'injection. La vitesse du gaz est la même en tout point du dard 13 et elle est égale à la vitesse d'injection. La deuxième partie de la veine gazeuse 12 est une zone dite "de plein développement du jet" 15 dans laquelle l'air injecté par la buse 10 se mélange, par aspiration, à l'air présent dans la cellule 4 et dans la zone propre 5 de l'enceinte 1. La zone de plein développement du jeQ s'étend au-delà de la pointe du dard, depuis cette pointe jusqu'à la bouche de reprise 14. La zone 15 ayant un régime très turbulent, elle aspire une grande partie des poussières contenues dans la cellule 4 (flèches 9). Au-delà d'une certaine concentration dans la veine 12, ces poussières risquent d'être rejetées dans la partie propre 5 de l'enceinte par diffusion turbulente : dans le cas le plus défavorable, la concentration de la pollution dans la zone 5 peut être de l'ordre de la moitié de ce qu'elle est dans la zone 4 alors que, dans l'industrie nucléaire notamment, on souhaite un rapport de concentrations aussi faible que possible et généralement inférieur à 1/100. De plus, les poussières activent les installations fixes se trouvant dans la zone 5 de la cellule 1 et la contamination cumulative ainsi produite peut être très importante au bout d'un certain temps.
Afin de remédier à ce défaut, on a essayé d'augmenter la vitesse de l'air insufflé, mais cette méthode n'améliore rien et ne fait qu'augmenter les coûts d'exploitation.
La présente invention a justement pour objet un procédé de confinement d'un local pollué à l'aide d'un rideau d'air qui évite ces inconvénients et permet d'abaisser considérablement le taux de pollution à l'extérieur du local.
Selon la principale caractéristique du procédé objet de l'invention, le local communiquant avec l'extérieur par au moins une ouverture, ce procédé, du genre de ceux dans lesquels on fait circuler une veine gazeuse au niveau de ladite ouverture, les dimensions de la veine gazeuse étant telles que celle-ci couvre toute la surface de l'ouverture, ladite veine gazeuse comportant une zone de transition et une zone de plein développement du jet, la zone de transition comportant un noyau potentiel ou dard, se caractérise en ce qu'on donne à ce dernier une longueur égale à la portée du jet et en ce qu'on fait circuler une deuxième veine gazeuse du côté opposé au local par rapport à la première, la deuxième veine gazeuse étant adjacente à la première.
Ainsi, le dard couvrant toute la surface de l'ouverture 8 on ne risque plus de voir les poussières passer à l'extérieur du local à travers la zone de mélange turbulent. Quant à la deuxième veine gazeuse, elle a pour rôle de stabiliser la première. En effet, pour que le dard ait une longueur suffisante, il faut que la largeur de la fente d'injection soit égale à 1/6è environ de la distance entre la buse 10 et la bouche d'aspiration 14 : ceci impose une faible vitesse d'injection (car sinon le débit serait prohibitif) qui risque de rendre le jet instable. La deuxième veine gazeuse crée un effet d'aspiration qui plaque la première veine contre la deuxième et la stabilise.
Suivant une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, on règle les débits d'injection des deux veines gazeuses de sorte que le débit d'air induit par la face de la deuxième veine qui est en contact avec la première soit sensiblement égal au débit d'injection de ladite première veine.
Ainsi, le débit d'injection de la première veine est égal au débit d'air qui aurait été aspiré dans le local si on avait laissé la deuxième veine seule : on évite ainsi que la première veine se déforme par infléchissement vers la paroi inférieure du local 4. La deuxième veine aspire donc, dans le local 4, l'air d'injection de la première veine mélangé par diffusion turbulente à une faible fraction de l'air pollué du local 4. Elle aspire d'autre part de l'air propre se trouvant dans la zone 5 de la cellule 1 : de ce fait, l'air évacué par la bouche d'aspiration 14 est très peu pollué par rapport à l'atmosphère du local 4.
Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, on recycle partiellement l'air des deux veines gazeuses après l'avoir repris par une bouche d'aspiration et fait passer sur un appareil d'épuration qui peut être, par exemple, un cyclone ou une tour à ruissellement. L'énergie nécessaire à la mise en circulation de l'air est fournie par un appareil de circulation qui peut être un ventilateur, un compresseur, un éjecteur d'air, etc....
Enfin, l'invention a également pour objet une application de ce procédé au confinement d'un local contenant des poussières radioactives créées par le découpage d'éléments combustibles nucléaires.
L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- - la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique en coupe illustrant un procédé de confinement d'un local selon l'art antérieur ;
- - la figure 2 est une vue schématique en coupe montrant les deux veines gazeuses utilisées dans le procédé objet de l'invention, et
- - la figure 3 est une vue schématique en coupe semblable à la figure 1 montrant l'application du procédé selon l'invention au même local.
Sur la figure 2, on voit qu'on a transformé la buse 10 en donnant à la fente d'injection 7 une largeur suffisante pour que l'extrémité du dard 13 de la première veine se trouve au niveau de la bouche de reprise 14. Selon l'invention, on pilote cette première veine 12 à l'aide d'une deuxième veine gazeuse 24 qui arrive par une buse 25 placée au voisinage immédiat de la buse 10. Les débits sont calculés pour que la veine 24 aspire, du côté de la cellule 4, un débit d'air égal au débit d'injection de la première veine : comme le dard 13 couvre toute la surface de l'ouverture 8, et empêche ainsi les poussières de passer à l'extérieur du local 4, c'est de l'air peu pollué qui est aspiré par la bouche 14.
En réalité, une petite partie des poussières contenues dans la cellule 4 est évacuée par l'orifice 14 pour la raison suivante : en effet, la première veine gazeuse 12 comporte elle-même une zone de mélange turbulent 15 qui aspire l'air de la cellule 4 et donc certaines poussières contenues dans celle-ci (flèches 11). Une partie de ces poussières est donc extraite par la bouche 14 tandis que l'autre partie est recyclée dans la cellule 4 par le courant induit. Cependant, l'air aspiré par la bouche 14 est beaucoup moins pollué qu'avec les procédés de l'art antérieur. Il suffit alors de faire passer l'air aspiré par cette bouche 14 sur un cyclone pour diminuer sa concentration et obtenir dans la partie 5 de la cellule une concentration en poussières polluantes notablement inférieure à celle du local 4.
La figure 3 illustre l'application du procédé selon l'invention à la cellule de la figure 1. Sur cette figure, on voit encore la cellule 1 équipée de la cloison 2 définissant le local 4 contenant la machine 6. Ce local est séparé de la partie supérieure 5 de la cellule par un double rideau d'air constitué de la première veine gazeuse 12 sortant de la buse 10 et de la deuxième veine 24 sortant de la buse 25. L'air aspiré par la bouche de reprise 14 est d'abord envoyé sur le cyclone 16 qui diminue sa concentration en polluants. Comme dans l'exemple de la figure 1, une partie de l'air sortant du cyclone 16 est évacuée à l'extérieur de la cellule 1 grâce au ventilateur 20 après être passée sur un filtre absolu 19. Une autre partie est recyclée grâce au ventilateur 18. Une partie de cet air recyclé est envoyée dans la buse 10 par l'intermédiaire d'une vanne 32 et une autre partie dans la buse 25 par l'intermédiaire d'une vanne 30.
A titre d'exemple, on a appliqué le procédé objet de l'invention à une cellule telle que 1, contenant une machine 6 servant au découpage d'éléments combustibles nucléaires. L'ouverture 8 séparant le local 4 de la zone supérieure 5 de la cellule a une longueur de 9 m pour une largeur de 3 m. La distance entre la sortie de la buse 10 et l'entrée de la bouche d'aspiration 14 est de 2,4 m. Le débit total d'air entrant dans la cellule est de 44 350 m^3/h dont 19 000 m^3/h d'air frais entrant dans la cellule par l'ouverture 22 et 25 350 m^3/h d'air recyclé. Celui-ci est partagé de la manière suivante :
- - 6 350 m 3/h passent à travers la buse 25 pour créer la deuxième veine rapide 24 ; et
- - 19 000 m^3/h passent à travers la buse 10 pour créer la première veine lente 12.
Le ventilateur extérieur 20 et le ventilateur 18 assurent un débit total de 44 350 m^3/h dans la bouche de reprise 14 et le cyclone 16. Ce débit provient d'une part des deux veines gazeuses 12 et 24 pour 25 350 m^3/h et d'autre part de l'air frais en- t_rant par l'ouverture 22 pour 19 000 m^3/h. Avec les valeurs de débit indiquées ci-dessus, le rapport des concentrations en poussières radioactives entre le local 4 et la zone 5 de la cellule est d'environ 100, soit une valeur notablement supérieure à celles que l'on pouvait obtenir avec les procédés de l'art antérieur.
De plus, d'autres séries d'essais ont montré qu'il était possible de faire passer un bras de télémanipulateur à travers un rideau d'air conforme à l'invention sans perturber de façon sensible l'efficacité du confinement.
Le procédé selon l'invention présente des avantages particulièrement intéressants puisqu'il permet de diminuer considérablement la contamination cumulative à l'extérieur du local 4. De plus, la concentration en poussières de l'air passant à travers le cyclone 16 et le filtre absolu 19 est abaissée, ce qui diminue le coût d'exploitation de l'installation en augmentant la durée de vie des filtres 19.
Quant aux applications du procédé, elles sont nombreuses et variées et ne se limitent pas à l'industrie nucléaire. On peut, par exemple dans l'industrie chimique, isoler de la même manière un local où sont manipulés des produits particulièrement toxi- _ques. Par exemple dans le cas d'installations produisant du chlore, on peut utiliser une tour à ruissellement de solutions alcalines à la place du cyclone et du filtre pour éliminer le chlore. Enfin, le procédé s'applique à toute installation produisant des poussières en grande quantité, que celles-ci soient radioactives ou non.
1. Procédé de confinement de la pollution d'un local (4) communiquant avec l'extérieur grâce à au moins une ouverture (8), du type dans lequel on fait circuler une veine gazeuse (12) au niveau de l'ouverture (8), les dimensions de la veine gazeuse (12) étant telles que celle-ci couvre toute la surface de l'ouverture (8), ladite veine gazeuse (12) se composant d'une zone de transition et d'une zone de plein développement du jet (15), la zone de transition comportant un dard (13), caractérisé en ce qu'on donne à ce dernier une longueur égale à la portée de la veine (12) et en ce qu'on fait circuler une deuxième veine gazeuse (24) du côté opposé au local (4) par rapport à la première, la deuxième veine gazeuse (24) étant adjacente à la première.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle les débits des deux veines gazeuses (12) et (24) de sorte que le débit d'air induit par la face de la deuxième veine (24) qui est en contact avec la première (12) soit sensiblement égal au débit d'injection de ladite première veine (12).
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on recycle partiellement l'air des deux veines gazeuses après l'avoir repris par une bouche d'aspiration (14) et fait passer sur un appareil d'épuration (16), l'air étant mis en mouvement par un appareil de circulation (18).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un cyclone (16) comme appareil d'épuration.
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise une tour à ruissellement comme appareil d'épuration.
6. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 au confinement d'un local contenant des poussières radioactives créées par le découpage d'éléments combustibles nucléaires.