DOMAINE TECHNIQUE
[0001] L'invention concerne un dispositif de blindage contre les radiations implanté à la
surface extérieure des conteneurs de transport ou stockage des matières radioactives
pour en assurer la sûreté.
ETAT DE LA TECHNIQUE
[0002] Les conteneurs pour matières radioactives comprennent généralement une enveloppe
de grande hauteur comportant un corps cylindrique et des moyens d'obturation le fermant
à ses deux extrémités de façon étanche; dans la cavité interne ainsi délimitée prennent
place lesdites matières radioactives, en particulier assemblages combustibles irradiés
ou déchets vitrifiés.
[0003] Cette enveloppe doit résister mécaniquement aux chocs même les plus sévères, assurer
une protection biologique contre les rayonnements et assurer un transfert thermique
pour évacuer la chaleur émise par les matières radioactives.
[0004] Habituellement le corps cylindrique est essentiellement constitué d'une virole métallique
épaisse, par exemple à base d'acier coulé ou forgé, fonte, ou d'un empilement en sandwich
de différents métaux; l'épaisseur du corps peut atteindre plusieurs dizaines de centimètres
et le poids du conteneur 100 à 150t.
[0005] Le corps comporte souvent des ailettes sur sa surface extérieure pour assurer une
meilleure dispersion de la chaleur dans l'atmosphère.
[0006] Les ailettes peuvent être fixées par boulonnage ou soudage, ou être formées en même
temps que le conteneur quand celui-ci est obtenu par coulée.
[0007] Le corps métallique épais assure la plus grande partie de la protection biologique,
mais n'est en général pas suffisant pour assurer la totalité de la protection neutronique.
[0008] Aussi pour améliorer ladite protection neutronique il est connu de recouvrir le corps
d'un matériau absorbeur de neutron, par exemple des résines solides légères, qui sont
en général coulées entre les ailettes en conservant à celles-ci une dimension suffisante
pour assurer la dissipation thermique.
[0009] Pour éviter le vieillissement de ces résines, il est également connu de les isoler
de l'atmosphère extérieure par confinement dans des enceintes ou boîtiers situés sur
le corps et équipés d'ailettes de refroidissement.
[0010] Ainsi, la demande GB 2033287décrit le principe de l'emploi de tels boîtiers creux
en matériau bon conducteur de la chaleur, remplis de matériau écran neutronique, munis
d'ailettes de refroidissement et entourant le corps du conteneur. Ces boîtiers ont
une forme telle que placés côte à côte ils se chevauchent les uns les autres; ils
sont montés sur des ceintures amovibles entourant la surface extérieure du conteneur
et non directement sur le conteneur.
[0011] La demande FR 2521764 décrit un mode particulier de réalisation du type de protection
à l'aide de boîtiers rempli de matériau écran neutronique, qui vient d'être évoqué.
Les boîtiers sont constitués de profilés de grande longueur ouverts longitudinalement
dont la section droite est en forme de V d'angle au sommet obtus. Les profilés sont
disposés côte à côte, parallèlement à l'axe du conteneur et en contact thermique étroit
avec la virole métallique puis soudés à ladite virole et entre eux de façon à former
les dits boîtiers fermés de grande longueur. Les boîtiers sont équipés d'ailettes
sur leur face extérieure.
[0012] Après avoir été mis en place sur la virole, ces boîtiers sont ensuite remplis individuellement
de résine absorbeur de neutrons par coulée par leur extrémité ouverte.
[0013] Bien que ces boîtiers remplissent leur rôle de protection et de confinement du matériau
assurant le blindage neutronique, leur confection est particulièrement longue et onéreuse.
En effet, il faut effectuer une grande quantité de soudures et le remplissage des
boîtiers alors que ceux-ci sont déjà fixés sur la virole du conteneur, ce qui nécessite
de nombreuses et délicates manipulations d'une masse très lourde (jusqu'à 100 à 150
t, comme cela a été déjà dit) et entraîne un accroissement important de la durée de
réalisation.
[0014] Ainsi la demanderesse a recherché un dispositif de blindage par boîtiers plus simple
à réaliser pour en diminuer le coût et également pour améliorer la sécurité des opérations
de confection des boîtiers, de leur fixation directement sur la virole et de leur
remplissage en matière absorbant les radiations, tout en améliorant le contact et
l'évacuation thermique. Elle a aussi recherché un procédé de mise en place desdits
dispositifs de blindage plus simple et plus sûr.
[0015] Par ailleurs dans le cas, de plus en plus fréquent, où les taux de combustion des
assemblages combustibles sont augmentés, les émissions radioactives des assemblages
irradiés et des déchets sont accrues d'autant; les conteneurs qui leur sont destinés
ont alors besoin d'une protection biologique renforcée. Pour absorber le surcroît
des émissions neutroniques il est possible d'augmenter l'épaisseur de matière absorbante.
Par contre pour le rayonnement gamma, il n'est pas toujours possible de l'absorber
par une augmentation de l'épaisseur de la virole en acier, qui se ferait soit au détriment
de la capacité du conteneur soit au détriment de son poids et de son encombrement
ces derniers devant rester adaptés à un transport sur les voies publiques.
[0016] Il s'en suit qu'on préfère ajouter à la virole des épaisseurs de métal dense (par
exemple de plomb) interposées entre la virole et l'absorbeur de neutron.
[0017] Ainsi, la demanderesse a également recherché un dispositif simple à mettre en oeuvre
permettant d'augmenter la protection biologique des conteneurs.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
[0018] L'invention est un dispositif de protection contre les rayonnements pour conteneur
de transport et/ou stockage de matières radioactives comportant une pluralité de boîtiers
métalliques adjacents fixés sur la paroi extérieure du conteneur et remplis d'au moins
un matériau absorbant les neutrons, caractérisé en ce que chaque boîtier comprend
principalement un profilé métallique tubulaire en une seule pièce essentiellement
fermé longitudinalement.
[0019] Le conteneur comprend généralement une virole métallique épaisse cylindrique de grande
longueur sur la face extérieure de laquelle est fixé une pluralité de profilés tubulaires
fermés, ou creux, en une seule pièce selon l'invention.
[0020] Ledit profilé a typiquement une section droite polygonale fermée, de préférence avec
4 cotés correspondant à 4 faces longitudinales, et peut être fermé à ses extrémités.
Habituellement, il est obtenu par filage direct et ne comporte pas de soudure longitudinale
ou autre moyen de fermeture. L'absence de soudure longitudinale ou de tout autre moyen
de fermeture équivalent garantit au boîtier une étanchéité parfaite et inaltérable
au cours du temps; il est en effet indispensable que la résine ne risque pas de s'altérer
et conserve quoi qu'il arrive l'intégralité de ses propriétés d'écran neutronique.
[0021] Il est en général en métal, de préférence bon conducteur de la chaleur comme l'aluminium
ou ses alliages, le cuivre ou ses alliages ... Il est fixé sur ladite face externe
de la virole, parallèlement à son axe, typiquement par boulonnage, de façon à ce qu'il
y ait un bon contact thermique entre ledit boîtier et ladite virole et entre les boîtiers
adjacents. L'ensemble des boîtiers adjacents couvre en général la totalité de la surface
externe de la virole.
[0022] La face externe du boîtier au contact avec l'air ambiant est avantageusement munie
d'ailettes de refroidissement filées avec le profilé ou fixées sur celui-ci par tout
autre moyen.
[0023] Le contact intime par l'intermédiaire d'une surface de contact importante entre le
profilé et la virole permet une évacuation améliorée de la chaleur.
[0024] Le profilé est rempli de matériau écran neutronique, par exemple en y coulant une
résine à fort taux d'hydrogène.
[0025] Mais l'invention est surtout avantageuse quand il est nécessaire d'augmenter la protection
contre les rayonnements gamma. Il est alors particulièrement simple d'assujettir à
l'intérieur de chaque profilé constituant le boîtier, avant leur remplissage par la
résine et leur fixation sur le conteneur, au moins une plaque de métal, habituellement
un métal lourd comme le plomb ou ses alliages, ou un sandwich de plaques de différents
métaux choisis et assemblés de façon à obtenir simultanément une protection biologique
optimale et une bonne solidité de l'assemblage. Cette plaque est située le plus près
possible de la paroi du conteneur, c'est-à-dire typiquement au contact de la paroi
du profilé qui est en appui sur la virole. Généralement on utilise une plaque de plomb
recouverte par une plaque d'acier protectrice pour faciliter sa fixation; cette dernière
est généralement réalisée à l'aide de boulons traversant les plaques d'acier, de plomb
et la paroi du boîtier en contact avec la virole, vissés dans ladite virole. Un tel
dispositif permet, en cas de choc, de mieux retenir la plaque de plomb en évitant
qu'elle vienne peser directement sur les parois du boîtier avec le risque de les déformer.
[0026] L'invention concerne également un procédé de mise en place d'un dispositif de protection
contre les rayonnements pour conteneur de transport et/ou stockage de matières radioactives
comportant une pluralité de boîtiers métalliques adjacents fixés sur la paroi extérieure
du conteneur et contenant au moins un matériau absorbant les neutrons caractérisé
en ce qu'on introduit dans le boîtier au moins un matériau écran biologique et qu'ensuite
on fixe ledit boîtier contenant le matériau écran biologique sur la paroi extérieure
dudit conteneur.
[0027] Ainsi la mise en place du dispositif selon l'invention est particulièrement simple
et peut s'effectuer en deux temps. Il suffit tout d'abord d'installer optionnellement
la plaque de plomb et/ou de tout autre métal, puis de couler ledit matériau écran
neutronique directement à l'intérieur du profilé; le profilé ainsi préparé est ensuite
fixé sur la virole du conteneur.
[0028] On peut encore, après avoir optionnellement installé les plaques de métal dans le
boîtier, ce qui représente l'opération la plus délicate, fixer le profilé ainsi équipé
sur la virole puis y couler le matériau écran neutronique.
[0029] On peut également plus classiquement, dans le cas où une plaque de métal n'est pas
utilisée, fixer d'abord le profilé puis le remplir du matériau écran neutronique.
[0030] On voit que dans tous les cas aucune soudure n'est nécessaire pour fermer longitudinalement
le boîtier ou le fixer à la virole, ce qui en facilite le montage et en diminue le
coût. Les manutentions nécessaires aux garnissage et remplissage du boîtier peuvent
également se faire en manipulant séparément le profilé non encore fixé sur la virole;
elles sont ainsi rendues plus aisées et plus sûres.
[0031] Les opérations de boulonnage du boîtier sur la virole peuvent se faire par des lumières
pratiquées dans la face du profilé opposée à celle qui est en contact avec la virole,
lumières qui sont ensuite convenablement rebouchées. Quand on prévoit de couler la
résine dans le boîtier avant de le fixer, il est avantageux d'installer des tubes
de passage au droit desdites lumières afin de préserver un accès dans la résine coulée
pour le boulonnage; après fixation cet espace vide peut être rebouché par de la résine.
[0032] On voit également que l'installation de plaques de plomb dans un dispositif comme
celui du brevet FR 2521764 précédemment cité serait difficile à réaliser car les opérations
correspondantes seraient à faire alors que le conteneur est déjà équipé desdits boîtiers.
[0033] La figure 1 illustre le dispositif selon l'invention. Elle représente un conteneur
pour matière radioactive vu en coupe et le détail d'une vue, toujours en coupe, de
deux boîtiers adjacents selon l'invention.
[0034] En (1) on voit la virole métallique épaisse, habituellement en acier, formant le
corps du conteneur dans la cavité (2) duquel sont entreposées les matières radioactives.
Le conteneur est manipulé à l'aide de tourillons (3) fixés sur la virole (1). Une
pluralité de boîtiers (4) selon l'invention recouvre la paroi extérieure de la virole
(1).
[0035] Chacun d'entre eux est essentiellement constitué d'un profilé (5) métallique creux,
fermé longitudinalement, comportant 4 faces de grande longueur; des ailettes de refroidissement
(6) sont situées sur la face extérieure desdits profilés. La face intérieure (7) est
conformée à la face extérieure de la virole (1) de façon à assurer un bon contact
thermique.
[0036] A l'intérieur de chaque boîtier une plaque de plomb (8) a été installée au contact
de la face intérieure (7); cette plaque est recouverte d'une tôle d'acier (9) protectrice.
L'ensemble du profilé (5) et des plaques (8, 9) est fixé à la virole (1) à l'aide
de boulons (11). L'espace intérieur restant du profilé (5) est rempli avec une résine
(10) faisant écran neutronique; en (12) on voit un tube de passage permettant le boulonnage
à partir de la face extérieure du profilé (5) à travers la résine quand celle-ci a
été coulée dans ledit profilé (5) avant le boulonnage.
1. Dispositif de protection contre les rayonnements pour conteneur de transport et/ou
stockage de matières radioactives comportant une pluralité de boîtiers (4) métalliques
adjacents fixés sur la paroi extérieure du conteneur et remplis d'au moins un matériau
(10) absorbant les neutrons, caractérisé en ce que le boîtier comprend principalement
un profilé (5) métallique tubulaire en une seule pièce essentiellement fermé longitudinalement.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la section droite du profilé
(5) est polygonale, de préférence avec 4 cotés.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que
le profilé (5) est en métal, de préférence l'aluminium, le cuivre ou leurs alliages
et/ou qu'il comporte des ailettes (6) de refroidissement.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le
profilé (5) est fixé sur la paroi extérieure du conteneur à l'aide de boulons (11).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le
profilé (5) contient au moins une plaque métallique (8, 9) faisant écran au rayonnement
gamma, de préférence située au plus près de la paroi du conteneur.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la
plaque métallique (8) faisant écran au rayonnement gamma est en métal lourd, de préférence
le plomb ou ses alliages.
7. Conteneur pour le transport et/ou le stockage de matière radioactive caractérisé en
ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
8. Procédé de mise en place d'un dispositif de protection contre les rayonnements pour
conteneur de transport et/ou stockage de matières radioactives comportant une pluralité
de boîtiers métalliques adjacents fixés sur la paroi extérieure du conteneur, en particulier
du type de ceux de l'une quelconque des revendications 1 à 6, et contenant au moins
un matériau absorbant les neutrons caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape
d'introduction dans le boîtier d'au moins un matériau (8,9) écran biologique suivie
d'une étape de fixation dudit boîtier rempli du matériau écran biologique sur la paroi
extérieure dudit conteneur.
9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'on introduit dans le boîtier
au moins une plaque métallique écran au rayonnement gamma, qu'ensuite on fixe ledit
boîtier sur ladite paroi puis qu'on le remplit de matériau écran neutronique.