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(11) | EP 0 307 306 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Procédé et installation de traitement de déchets organiques solides contaminés par du tritium |
| (57) L'invention a pour objet un procédé et une installation de traitement de déchets
organiques solides contaminés par du tritium. On met les déchets en contact avec de la vapeur d'eau dans l'enceinte (1) pour extraire dans la vapeur d'eau le tritium et l'on condense ensuite la vapeur d'eau (en 11, 13) pour récupérer le tritium des déchets sous forme d'eau tritiée. |
[0001] La présente invention a pour objet un procédé de traitement de déchets organiques solides contaminés par du tritium.
[0002] De façon plus précise, elle concerne un procédé de traitement permettant de diminuer l'activité en tritium des déchets jusqu'à des valeurs inférieures à 10 Ci/t.
[0003] Dans les installations de traitement de gaz tritiés et d'eaux tritiées, on produit des quantités importantes de déchets organiques contaminés par du tritium, par exemple des panneaux de boîtes à gants, des gants, des matériaux en vinyle, en coton etc. Généralement, la teneur en tritium de ces déchets atteint quelques centaines de curies par tonne, et génère un dégazage de tritium compliquant de façon importante la gestion de ces déchets.
[0004] Aussi, on recherche des procédés permettant de diminuer de façon importante le dégazage de tritium et donc l'activité de ces déchets à des valeurs inférieures à 10 Ci/t, voire 1 Ci/t.
[0005] La présente invention a précisément pour objet un procédé de traitement de déchets organiques solides contaminés par du tritium qui permet d'atteindre facilement cet objectif.
[0006] Le procédé selon l'invention de traitement de déchets organiques solides contaminés par du tritium, se caractérise en ce que l'on met lesdits déchets en contact avec de la vapeur d'eau dans des conditions telles qu'on extrait dans la vapeur d'eau au moins une partie du tritium présent dans les déchets et en ce que l'on condense ensuite la vapeur d'eau pour récupérer le tritium des déchets sous forme d'eau tritiée.
[0007] Selon un premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on utilise de la vapeur d'eau à une température T et une pression P égale à la tension de vapeur ps de l'eau à la température T.
[0008] Dans ces conditions, on sature les déchets avec de l'eau et l'on obtient une dilution du tritium dans la vapeur d'eau.
[0009] Cependant, lorsqu'on opère dans ces conditions avec des déchets ayant des teneurs différentes en tritium, on atteint un équilibre et il se peut que les déchets les moins contaminés soient au contraire enrichis en tritium lors de l'opération de mise en contact avec la vapeur d'eau, les déchets les plus contaminés étant en revanche appauvris en tritium.
[0010] Aussi, selon un deuxième mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on utilise de la vapeur sèche à une température T et une pression P inférieure à la tension de vapeur ps de l'eau à la température T.
[0011] Dans ces conditions, on sèche les déchets et on extrait de ceux-ci la majeure partie du tritium qu'ils contiennent.
[0012] En effet, on a découvert que le tritium présent dans des déchets solides était généralement sous forme d'eau tritiée libre par suite d'une réaction spontanée du tritium avec l'oxygène de l'air, l'énergie d'activation de la réaction étant apportée par le rayonnement β
du tritium. Ainsi, le tritium est transformé facilement en eau tritiée. Dans l'invention, on extrait cette eau tritiée libre par mise en contact des déchets avec de la vapeur d'eau, ce qui permet d'effectuer un séchage des déchets et de récupérer le tritium sous forme d'eau tritiée facile à stocker.
[0013] Le procédé de l'invention est ainsi très avantageux, car il peut être mis en oeuvre facilement dans des installations simples.
[0014] De préférence, on réalise la mise en contact des déchets avec la vapeur d'eau sous une pression inférieure à la pression atomosphérique pour avoir des conditions de traitement plus appropriées, à des températures peu élevées.
[0015] En effet, dans le procédé de l'invention, la température de la vapeur d'eau T doit être inférieure à la température de dégradation, de fusion ou de décomposition des déchets solides traités.
[0016] Comme il s'agit de déchets organiques, on opère donc généralement à des températures inférieures à 80°C, en utilisant de la vapeur sèche par exemple à une pression de 13,5 à 27 kPa (100 à 200 torrs).
[0017] En opérant dans ces conditions, on peut pomper l'eau tritiée libre présente dans les déchets et obtenir des taux de décontamination très satisfaisants.
[0018] La présente invention a également pour objet une installation de traitement de déchets organiques solides contaminés par du tritium, qui comprend :
a) une enceinte de séchage apte à recevoir les déchets solides à traiter,
b) des moyens de chauffage de l'enceinte de séchage,
c) des moyens pour mettre en circulation dans l'enceinte de séchage de la vapeur d'eau à une température T et une pression P au plus égale à la tension de vapeur ps de l'eau à la température T,
d) des moyens pour condenser la vapeur d'eau sortant de l'enceinte de séchage, et
e) des moyens pour stocker l'eau tritiée ainsi condensée.
[0019] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence au dessin annexé qui représente de façon schématique une installation de traitement de déchets organiques solides contaminés par du tritium conforme à l'invention.
[0020] Sur cette figure, on voit que l'installation comprend une enceinte de séchage 1 des déchets solides dans laquelle est introduite par une canalisation 3 munie d'orifices 5 de la vapeur provenant d'un générateur de vapeur 7. La vapeur sort de l'enceinte de séchage par la conduite 9 munie d'une vanne 10 et elle est condensée dans un condenseur à deux étages successifs 11 et 13. Elle peut être ensuite stockée sous forme d'eau tritiée dans le réservoir 15.
[0021] L'enceinte de séchage 1 est munie d'une grille ajourée 17 sur laquelle on peut disposer les déchets à traiter. Cette grille 17 est elle-même située au-dessus du conduit 5 muni des orifices 3 de sortie de vapeur. L'enceinte 1 est calorifugée et elle comporte des moyens de chauffage 19 qui permettent de la maintenir à la température voulue, c'est-à-dire à la température T.
[0022] Le générateur de vapeur 7 est constitué par une enceinte calorifugée munie à sa partie inférieure de moyens de chauffage 21 pour porter à la température T l'eau 23 qu'il contient. Une conduite 25 relie l'espace vapeur du générateur 7 à la conduite 3 d'introduction des déchets dans l'enceinte 1 et elle est munie d'une vanne de réglage 27 permettant d'amener la pression de la vapeur à la valeur voulue, c'est-à-dire à une valeur généralement inférieure à la tension de vapeur ps de l'eau 23 contenue dans le générateur de vapeur 7.
[0023] Le condenseur à deux étages comprend un premier étage 11 refroidi par de l'eau à 15°C et un second étage 13 refroidi par de l'azote liquide.
[0024] Pour traiter un lot de déchets, on opère de la façon suivante. On dispose tout d'abord sur la grille ajourée 17 de l'enceinte de séchage 1 les déchets à traiter, puis on amène la pression dans toute l'installation à une valeur inférieure à la pression atmosphérique en utilisant un groupe de pompes à vide non représenté sur le dessin. On porte alors l'eau du générateur de vapeur 7 à la température voulue T et l'on règle la température de l'enceinte de séchage 1 à la même température T. On ouvre alors la vanne 27 en la règlant de façon à abaisser la pression P de la vapeur introduite dans l'enceinte de séchage 1 à une valeur inférieure à la tension de vapeur ps de l'eau 23 du générateur de vapeur 7. On ouvre également la vanne 10 de la conduite 9 et on fait circuler la vapeur d'eau dans l'enceinte de séchage 1 pendant la durée voulue pour extraire le tritium des déchets. La vapeur est condensée successivement dans les condenseurs 11 et 13 puis stockée dans le réservoir 15.
[0025] Les exemples suivants illustrent les résultats obtenus en mettant en oeuvre le procédé de l'invention.
Exemple 1 :
[0026] Dans cet exemple, on traite 27 kg de déchets organiques solides constitués par des gants contenant 1 % d'eau tritiée et ayant une activité en tritium de 100µCi/g, par le premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, qui consiste à réaliser la décontamination par dilution isotopique dans de la vapeur d'eau.
[0027] Dans ce cas, on introduit les déchets dans l'enceinte 1 qui présente un volume de 2 m³. On porte alors l'eau du générateur de vapeur 7 à une température de 60°C et l'on règle la température de l'enceinte 1 également à 60°C. La pression P de la vapeur introduite dans l'enceinte 1 est de 20 kPa (200 mbars). Après avoir introduit 2 l d'eau dans l'enceinte 1 on obtient 25 kg de déchets contenant moins de 2 µCi/g de tritium, l'activité de l'eau à la sortie des condenseurs est de 5 Ci/l.
Exemple 2 :
[0028] Dans cet exemple, on utilise le second mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, c'est-à-dire le séchage à la vapeur des déchets, pour extraire des déchets analogues à ceux de l'exemple 1 la majeure partie du tritium qu'ils contiennent.
1. Procédé de traitement de déchets organiques solides contaminés par du tritium,
caractérisé en ce que l'on met lesdits déchets en contact avec de la vapeur d'eau
dans des conditions telles qu'on extrait dans la vapeur d'eau au moins une partie
du tritium présent dans les déchets et en ce que l'on condense ensuite la vapeur d'eau
pour récupérer le tritium des déchets sous forme d'eau tritiée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vapeur d'eau est à une
température T et une pression P égale à la tension de vapeur ps de l'eau à la température T.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vapeur d'eau est de
la vapeur sèche à une température T et une pression P inférieure à la tension de vapeur
ps de l'eau à la température T.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendicationss 2 et 3, caractérisé en ce que
la température T est inférieure à la température de dégradation ou de fusion des déchets
organiques solides traités.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la température T est inférieure
à 80°C.
6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pression P de la vapeur
d'eau est de 13,5 à 27 kPa (100 à 200 torrs).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que
l'on opère sous une pression inférieure à la pression atomosphérique.
8. Installation pour le traitement de déchets organiques solides contaminés par du
tritium, caractérisée en ce qu'elle comprend :
a) une enceinte de séchage (1) apte à recevoir les déchets solides à traiter,
b) des moyens de chauffage (19) de l'enceinte de séchage,
c) des moyens (7, 25, 27) pour mettre en circulation dans l'enceinte de séchage de la vapeur d'eau à une température T et une pression P au plus égale à la tension de vapeur ps de l'eau à la température T,
d) des moyens (11, 13) pour condenser la vapeur d'eau sortant de l'enceinte de séchage, et
e) des moyens (15) pour stocker l'eau tritiée ainsi condensée.
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens pour mettre
en circulation dans l'enceinte de séchage de la vapeur d'eau à une température T et
une pression P comprennent un générateur de vapeur (7) dont l'espace vapeur est relié
à l'enceinte de séchage par une conduite (25) munie d'une vanne de réglage (27) de
la pression, ladite conduite débouchant dans l'enceinte de séchage sous une grille
(17) supportant les déchets à traiter.