Décanteuse centrifuge pour le traitement des produits nucléaires

Abstract

 La décanteuse comprend un ensemble mécanique (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, et 3) qui est placé dans la zone mécanique (M) pour permettre l'entraînement en rotation autour d'un axe vertical d'un bol décanteur (4) et d'une vis d'Archimède (5) disposés dans la zone active (A) et en ce que des moyens étanches permettent de désaccoupler l'ensemble mécanique du bol (4) et de la vis (5) pour pouvoir intervenir sur ceux-ci sans risque de contamination.

Description

[0001] La présente invention a trait à une décanteuse centrifuge à évacuation en continu du solide pour le traitement des produits nucléaires.

[0002] On connaît des machines de ce genre qui comprennent généralement une zone mécanique qui est séparée de la zone active par l'intermédiaire d'une structure porteuse dans laquelle est prévue une dalle amovible de protection biologique. La machine est généralement une décanteuse pendulaire à cycles qui comprend une cuve solidaire de la structure porteuse et à l'intérieur de laquelle est entraîné en rotation un bol décanteur. A la manière usuelle, la machine comprend un bac de chargement et une tubulure qui projette un jet de liquide sous pression pour l'extraction du solide décanté.

[0003] La cuve est pourvue d'une évacuation du liquide clarifié, d'une alimentation rétractable de la suspension à décanter et d'une vidange du solide humide après décantation.

[0004] Le fonctionnement par cycles de la machine nécessite des arrêts périodiques du débit, ce qui implique un stockage de la substance à décanter. Le solide décanté est éliminé au moyen d'un jet de liquide sous pression qui le transforme en une boue risquant de boucher le conduit d'évacuation. De plus, le solide décanté comporte du fait de son évacuation sous forme humide une quantité de liquide qui diminue la qualité de décantation de la substance.

[0005] Le bol de la machine est prévu de grand diamètre pour pouvoir placer les différents éléments tels que le bac de chargement et la tubulure. La grande dimension du bol oblige une vitesse de rotation faible due aux contraintes mécaniques, ce qui implique une mauvaise décantation de la substance. Enfin, plus le diamètre du bol est grand, plus le volume de substances à traiter est conséquent, ce qui est contraire au traitement des produits nucléaires.

[0006] C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier la présente invention.

[0007] La décanteuse continue suivant la présente invention a pour but de réduire le seuil de criticité pour une même masse de produit traité modifiant sa forme géométrique tout en améliorant sa qualité.

[0008] A cet effet, la décanteuse continue comprend dans la zone mécanique un ensemble qui permet l'entraînement en rotation d'un bol décanteur et d'une vis d'Archimède placés dans la zone active, tandis que des moyens étanches permettent de désaccoupler l'ensemble mécanique du bol et de la vis pour pouvoir intervenir sur ceux-ci.

[0009] En outre, la décanteuse continue ne comporte aucun palier ou roulement pour guider axialement le bol décanteur et la vis d'Archimède dans la zone active.

[0010] Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :

[0011] Fig. 1 est une coupe longitudinale illustrant la décanteuse continue suivant la présente invention.

[0012] Fig. 2 est une coupe agrandie montrant le dispositif d'accouplement du bol et de la vis d'Archimède avec l'ensemble mécanique.

[0013] Fig. 3 et 4 sont des vues illustrant les différentes étapes à effectuer pour retirer totalement ou partiellement l'ensemble mécanique.

[0014] Fig. 5 et 6 sont des coupes représentant les différentes étapes, après retrait total de l'ensemble mécanique, de l'extraction du bol et de la vis d'Archimède de la zone active dans un conteneur ou "château" étanche.

[0015] On a représenté en fig. 1 et 2 une décanteuse centrifuge 1 à évacuation continue du solide traité. La décanteuse 1 comprend une zone mécanique M qui est séparée d'une zone active A par l'intermédiaire d'une structure porteuse 2 dans laquelle est prévue une dalle amovible 2a de protection biologique. La dalle 2a est percée d'un premier alésage 2b qui communique co-axialement avec un second alésage 2c de plus faible diamètre traversant le reste de ladite dalle pour former un passage entre les deux zones A et B.

[0016] Le premier alésage 2b est séparé du second 2c par deux épaulements successifs 2d, 2e dont on verra mieux plus loin la raison.

[0017] Dans la zone M est placé un bâti métallique 1a qui prend appui sur la structure porteuse 2. Le bâti 1a supporte à la manière connue un moteur 1b qui entraîne en rotation par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs courroies un réducteur 1c.

[0018] Sur le bâti 1a et en dessous du réducteur 1c est soudé suivant un axe vertical un tube 1d dans lequel est prévu un palier 1e. A l'intérieur du palier 1e sont disposés des roulements à billes ou à galets pour le guidage axial d'un manchon creux 1f dont l'une des extrémités coopère au moyen d'une pièce intermédiaire 1i avec le réducteur 1c pour son entraînement en rotation. Le manchon 1f présente une bride 1g qui est placée co-axialement à l'intérieur de l'alésage 2b de la dalle biologique 2a. A l'intérieur de l'alésage 2b, la bride 1g est fixée au moyen de vis sur un disque intermédiaire 3 qui est solidaire d'un axe 4a traversant l'alésage 2c. L'axe 4a est solidaire d'un bol décanteur 4 prévu dans la zone active A pour son entraînement en rotation. A l'intérieur du bol 4 est disposée à la manière connue une vis d'Archimède 5 solidaire d'un arbre 5a qui traverse l'axe 4a du bol et qui est guidé axialement à l'intérieur du manchon 1f pour venir coopérer avec le réducteur 1c.

[0019] La face inférieure du disque intermédiaire 3 est prévue juste au-dessus de l'épaulement 2d de l'alésage 2b déterminant avec celui-ci un jeu de fonctionnement X. De plus, l'épaulement 2d comporte un joint torique 2f dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur à celui du disque intermédiaire 3.

[0020] Dans la zone active A et autour du bol 4 est prévue une cuve 6 qui est fixée sur la face inférieure de la structure porteuse 2 de manière qu'elle entoure la dalle amovible 2a. La cuve 6 comporte dans sa partie supérieure une évacuation 6a du liquide clarifié. En outre, dans la partie inférieure de la cuve 6 est prévue une alimentation fixe 6b pour l'introduction de la substance à décanter. La cuve 6 présente en dessous de l'alimentation 6b une ouverture en forme de goulotte 6c pour l'extraction du solide décanté.

[0021] Un joint à double appui 1h est placé d'une part sur le pourtour de l'alésage 2b et d'autre part sur la face extérieur du palier 1e pour constituer une séparation étanche entre la zone active A et la zone mécanique M lors du fonctionnement de la décanteuse 1.

[0022] On remarque que le bol 4 et la vis 5 ne sont pas soutenus axialement dans leurs parties inférieures et coniques par des paliers ou des roulements pour faciliter d'une part leur retrait et d'autre part l'intervention sur l'ensemble mécanique lorqu'une panne survient, comme on le verra mieux plus loin.

[0023] La décanteuse continue 1 décrite précédemment fonctionne suivant le même principe que toutes les autres décanteuses continues.

[0024] Le moteur 1b, par l'intermédiaire du réducteur 1c, entraîne le bol décanteur 4 et de la vis d'Archimède 5 à des vitesses différentes.

[0025] L'alimentation de la substance radio-active à traiter dans le bol décanteur 4 s'effectue par la tubulure fixe 6b de manière que ladite substance arrive au milieu du filet de la vis 5. La différence de vitesses entre le bol 4 et la vis 5 permet de diriger le solide décanté dans la partie inférieure ou conique de la décanteuse pour son extraction par l'orifice 6c de la cuve 6. Par contre, le liquide clarifié effectue le chemin inverse pour être évacué par débordement au moyen de la tubulure 6a.

[0026] Une particularité essentielle de la décanteuse continue 1 ci-dessus décrite réside dans le fait que lorsqu'une panne survient dans l'ensemble mécanique se trouvant dans la zone M, un opérateur peut intervenir sans risque d'être contaminé.

[0027] En effet, le retrait de tout l'ensemble mécanique, c'est-à-dire par exemple du bâti 1a, du moteur 1b jusqu'au réducteur 1c voire le palier 1e et le manchon 1f, peut être réalisé sans risque de transfert de particules radio-actives entre les deux zones.

[0028] En fig. 3, on a représenté la première étape que l'opérateur doit effectuer avant toute intervention afin de rendre totalement étanches l'une de l'autre les zones A et M. Pour cela, l'opérateur relève le joint statique 1h de manière à le faire coulisser sur la paroi extérieure du palier 1e. Ensuite, il retire les vis qui retiennent la bride 1g du manchon 1f sur le disque intermédiaire 3 solidaire de l'axe 4a du bol 4. Lorsque le désaccouplement est réalisé, l'on constate que la face inférieure du disque 3 vient en appui sur l'épaulement 2d de l'alésage 2b pour écraser le joint 2f pour constituer une étanchéité parfaite entre les deux zones. On constate que le jeu X prévu entre la face inférieure du disque 3 et l'épaulement 2d est nul, étant donné que le bol 4 est descendu verticalement à l'intérieur de la cuve 6 sans risquer de prendre appui sur la périphérie de la tubulure supérieure 6a. Enfin, l'opérateur démonte le réducteur 1c pour que l'axe 5a de la vis 5 soit libéré. On constate que lorsque l'axe 5a est libre axialement, la vis 5 descend verticalement pour venir prendre appui par l'intermédiaire de son filet sur la partie conique du bol 4.

[0029] Lorsque ces différentes étapes sont réalisées, l'opérateur peut ensuite librement démonter tout l'ensemble mécanique tel que le palier le et le manchon 1f en vue de remplacer les différents roulements si cela est nécessaire, comme représenté en fig. 4. De même, l'opérateur peut changer le réducteur 1c et le moteur 1b si le cas se présente.

[0030] L'opérateur procède en chemin inverse pour remonter l'ensemble mécanique de la décanteuse continue 1, l'étanchéité entre la zone M et la zone A demeurant parfaite du fait que le disque 3 est en appui contre l'épaulement 2d.

[0031] En fig. 5 et 6, on a représenté la décanteuse continue 1 sans son bâti 1a, c'est-à-dire lorsque l'opérateur a procédé à son retrait total, comme décrit précédemment. Le retrait du bâti 1a permet à l'opérateur d'intervenir sur le bol décanteur 4 et la vis d'Archimède 5 lorsque ceux-ci sont défectueux. Cette intervention s'effectue à la manière connue sous conteneur ou "château" étanche, ce dernier étant représenté en traits mixtes.

[0032] Des moyens de levage non représentés sont fixés sur la dalle amovible 2a pour soulever l'ensemble composé du bol et de la vis à l'intérieur du "château" étanche. On remarque que le retrait est possible, étant donné que le disque intermédiaire 3 est en appui sur l'épaulement 2d de l'alésage 2b et que la vis est contre la partie conique du bol.

[0033] On note que la cuve 6 reste solidaire de la dalle 2 ainsi que l'alimentation 6b. On remarque que le retrait du bol 4 et de la vis 5 est réalisé sans intervention humaine dans la zone active A. Avant de retirer le "château" représenté en traits mixtes, un tiroir étanche vient fermer l'ouverture de la structure porteuse 2 dans laquelle est placée la dalle 2a pour qu'aucune communication ne puisse se faire entre les deux zones. La mise en place d'un autre bol pourvu d'une autre vis est réalisée sous "château" étanche. L'opérateur procède ensuite au montage de l'ensemble mécanique décrit précédemment jusqu'à raccorder le bol et la vis au réducteur 1c.

[0034] La décanteuse continue 1 permet d'extraire le solide à sec, ce qui améliore considérablement la qualité de décantation de la subtance. En outre, le fonctionnement en continu augmente le rendement de la machine et évite de stocker de la substance à décanter.

[0035] On constate que la réduction du diamètre de la vis 5 par rapport aux machines classiques pour un débit équivalent permet d'augmenter considérablement la vitesse de rotation de celle-ci. Cette vitesse de rotation élevée des décanteuses centrifuges continues 1 suivant l'invention et l'extraction du solide décanté à sec améliore considérablement la qualité de décantation de la substance.

[0036] En outre, la forme allongée de la vis 5 modifie la géométrie du produit traité ce qui permet, pour une même masse de produit de traiter, des substances plus radio-actives sans jamais atteindre le seuil de criticité.

Revendications

1. Décanteuse continue pour le traitement de produits nucléaires du genre comprenant une zone active (A) séparée d'une zone mécanique (M) par une structure porteuse (2), caractérisée en ce qu'un ensemble mécanique (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, et 3) est placé dans la zone mécanique (M) pour permettre l'entraînement en rotation autour d'un axe vertical d'un bol décanteur (4) et d'une vis d'Archimède (5) disposés dans la zone active (A) et en ce que des moyens étanches permettent de désaccoupler l'ensemble mécanique du bol (4) et de la vis (5) pour pouvoir intervenir sur ceux-ci sans risque de contamination.

2. Décanteuse continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens consistent en un alésage (2b) percé dans la dalle amovible (2a) de la structure porteuse (2) dont l'un au moins des épaulements (2d) comporte un joint torique (2f), tandis que l'entraînement en rotation du bol décanteur (4) s'effectue par un arbre (4a) traversant la dalle amovible (2a) par un alésage (2c) pour être relié par l'intermédiaire d'un disque (3) à un manchon (1f) guidé axialement dans un bâti (1a) pour ccopérer avec un réducteur (1c) de manière qu'il existe un jeu (X) entre l'épaulement (2d) et le disque (3) en position de fonctionnement pour permettre de désaccoupler l'ensemble mécanique du bol (4) et de la vis (5) pour pouvoir intervenir sur ceux-ci sans risque de contamination.

3. Décanteuse continue suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'un joint (1h) entoure d'une part l'alésage (2b) et d'autre part la paroi extérieure d'un palier (1e) pour constituer une étanchéité entre la zone (M) et la zone (A) en position de fonctionnement.

4. Décanteuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'étanchéité entre les zones (A et M) est effectuée par l'intermédiaire du disque (3) qui vient prendre appui sur l'épaulement (2d) de l'alésage (2b) pour écraser le joint (2f) lorsque l'ensemble mécanique est retiré.

5. Décanteuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bol décanteur (4) et la vis d'Archimède (5) sont guidés axialement uniquement dans la zone (M) au moyen de roulements et d'un palier (1e).

6. Décanteuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lors du démontage de l'ensemble mécanique, la vis d'Archimède (5) vient prendre appui sur la partie conique du bol décanteur (4).

7. Décanteuse continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le jeu (X) est nul lorsque l'ensemble mécanique est retiré.

8. Décanteuse continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'alimentation (6b) est fixée sur la cuve (6) qui est solidaire de la structure porteuse (2).

Dessins