Dispositif de protection contre les rayonnements pour conteneur de transport de matières radioactives et procédé de mise en place d'un tel dispositif de protection

Description

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 neutrons, 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 neutrons.

[0017] Ainsi, la demanderesse a également recherché un dispositif simple à mettre en oeuvre permettant d'augmenter la protection biologique des conteneurs.

[0018] Dans le document DE-A-36 20 737, il est décrit un conteneur destiné en transport et au stockage de déchets radioactifs. Ce conteneur comprend un récipient extérieur en fer de fonderie contenant des nodules de graphite et formant écran contre les radiations gamma et neutronique, ainsi qu'un récipient intérieur en acier, reçu dans une cavité définie dans le récipient extérieur et contenant un panier apte à recevoir les déchets radioactifs. Une structure remplissant une fonction de modérateur vis-à-vis des neutrons est reçue dans un espace annulaire formé entre les deux récipients. Cette structure est formée d'un certain nombre d'anneaux de polyéthyléne segmentés et superposés, entre lesquels sont placés des éléments ouverts de maintien desdits anneaux, réalisés en aluminium et présentant une section en forme de H.

[0019] Enfin, le document FR-A-2 454 157 décrit un conteneur de transport et de stockage d'assemblages de combustibles nucléaire usagés. Le conteneur comprend un récipient blindé, autour duquel est disposée une gaine de refroidissement à nervures formée de deux à quatre éléments assemblés entre eux. Chacun de ces éléments comprend deux sections concentriques de parois cylindriques métalliques, reliées entre elles par des traverses conductrices de la chaleur, de façon à définir des cellules longitudinales fermées à leurs extrémités et remplies d'un matériau absorbant les neutrons.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

[0020] L'invention est un dispositif de protection contre les rayonnements pour conteneur de transport et/ou stockage de matières radioactives, le dispositif comportant une pluralité de boîtiers métalliques adjacents, remplis d'au moins un matériau absorbant les neutrons, chaque boîtier comprenant une face intérieure conformée à la face extérieure du conteneur, une face extérieure et des parties reliant lesdites faces intérieure et extérieure, caractérisé en ce que chacun des boîtiers est un profilé tubulaire indépendant, en une seule pièce fermée longitudinalement, dans lequel lesdites parties sont des faces latérales en contact avec les faces latérales des profilés adjacents, le dispositif comprenant de plus des moyens pour fixer individuellement chacun des profilés sur la face extérieure du conteneur.

[0021] 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.

[0022] Ledit profilé a typiquement une section droite polygonale fermée, de préférence avec quatre côtés correspondant à quatre faces longitudinales, et peut être fermé à ses extrémité. 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 ne risque pas de s'altérer et conserve quoi qu'il arrive l'intégralité de ses propriétés d'écran neutronique.

[0023] 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 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.

[0024] 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.

[0025] 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.

[0026] Le profilé est rempli de matériau écran neutronique, par exemple en y coulant une résine à fort taux d'hydrogène.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] 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.

[0031] 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.

[0032] 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.

[0033] 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.

[0034] 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.

[0035] 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.

[0036] 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).

[0037] 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.

[0038] 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.

Revendications

1. Dispositif de protection contre les rayonnements pour conteneur de transport et/ou de stockage de matières radioactives comportant une pluralité de boîtiers (4) métalliques adjacents, remplis d'au moins un matériau (10) absorbant les neutrons, chaque boîtier (4) comprenant une face intérieure (7) conformée à la face extérieure du conteneur, une face extérieure et des parties reliant lesdites faces intérieure (7) et extérieure, caractérisé en ce que chacun des boîtiers (4) est un profilé (5) tubulaire indépendant, en une seule pièce fermée longitudinalement, dans lequel lesdites parties sont des faces latérales en contact avec les faces latérales des profilés (5) adjacents, le dispositif comprenant de plus des moyens (11) pour fixer individuellement chacun des profilés (5) sur la face extérieure du conteneur.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque profilé (5) est en un métal choisi dans le groupe comprenant l'aluminium, le cuivre et leurs alliages.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que chaque profilé (5) comporte des ailettes (6) de refroidissement.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation sont des boulons (11).

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque profilé (5) contient au moins une plaque métallique (8,9) faisant écran au rayonnement gamma, située au plus près de la paroi du conteneur.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque plaque métallique (8) faisant écran au rayonnement gamma est en métal lourd.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le métal lourd est choisi dans le groupe comprenant le plomb et ses alliages.

8. Conteneur pour le transport et/ou le stockage de matière radioactive, comprenant un dispositif comportant une pluralité de boîtiers (4) métalliques adjacents, remplis d'au moins un matériau (10) absorbant les neutrons, chaque boîtier (4) comprenant une face intérieure (7) conformée à la face extérieure du conteneur, une face extérieure et des parties reliant lesdites faces intérieure (7) et extérieure, caractérisé, en ce qu'il comprend un dispositif selon la partie caractérisante de l'une quelconque des revendications 1 à 7.

9. Procédé de mise en place d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, sur la paroi extérieure d'un conteneur de transport et/ou stockage de matières radioactives, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape d'introduction dans chaque boîtier d'au moins un matériau (8,9) faisant écran biologique, suivie d'une étape de fixation dudit boîtier rempli du matériau écran biologique sur la paroi extérieure dudit conteneur.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on introduit dans le boîtier au moins une plaque métallique (8) faisant écran au rayonnement gamma, qu'ensuite on fixe ledit boîtier sur ladite paroi qu'on le remplit de matériau absorbant les neutrons.

Claims

1. Device for protecting against radiation for a radioactive material transportation and/or storage container having a plurality of adjacent, metal chambers (4) filled with at least one neutron-absorbing material (10), each chamber (4) comprising an inner face (7) shaped onto the outer face of the container, an outer face and parts connecting said inner (7) and outer faces, characterized in that each of the chambers (4) is a longitudinally sealed, one-piece, independent, tubular section (5), in which said portions are lateral faces in contact with the lateral faces of adjacent sections (5), the device also incorporating means (11) for individually fixing each of the sections (5) to the outer face of the container.

2. Device according to claim 1, characterized in that each section (5) is of a metal chosen from the group comprising aluminium, copper and alloys thereof.

3. Device according to either of the claims 1 and 2, characterized in that each section (5) has cooling fins (6).

4. Device according to any one of the claims 1 to 3, characterized in that the fixing means are bolts (11).

5. Device according to any one of the claims 1 to 4, characterized in that each section (5) contains at least one metal plate (8, 9) forming a gamma radiation shield and located as close as possible to the container wall.

6. Device according to claim 5, characterized in that each gamma radiation shield-forming metal plate (8) is of heavy metal.

7. Device according to claim 6, characterized in that the heavy metal is chosen from within the group consisting of lead and its alloys.

8. Container for radioactive material transportation and/or storage comprising a device having a plurality of adjacent, metal chambers (4) filled with at least one neutron-absorbing material (10), each chamber (4) having an inner face (7) shaped to the outer face of the container, an outer face and parts connecting said inner (7) and outer faces, characterized in that it comprises a device according to the characterizing part of any one of the claims 1 to 7.

9. Process for putting into place a device according to any one of the claims 1 to 7 on the outer wall of a radioactive material transportation and/or Storage container, characterized in that it comprises at least one stage of introducing into each chamber at least one biological shield-forming material (8, 9), followed by a stage of fixing said biological shield material-filled chamber to the outer wall of said container.

10. Process according to claim 8, characterized in that into the chamber is introduced at least one metal plate (8) forming a gamma radiation shield and said chamber is then fixed to said wall and is filled with neutron-absorbing material.

Ansprüche

1. Strahlenschutzvorrichtung für einen Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktiven Stoffen, umfassend eine Mehrzahl von aneinander angrenzenden Metallgehäusen (4), die mit wenigstens einem Neutronenabsorbermaterial (10) gefüllt sind, wobei jedes Gehäuse (4) eine an die Außenfläche des Behälters angepasste Innenfläche (7), eine Außenfläche sowie Teile umfasst, die die Innenfläche (7) und die Außenfläche miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gehäuse (4) ein unabhängiges Rohrprofil (5) aus einem einzigen, in Längsrichtung geschlossenen Stück ist, bei dem die Teile Seitenflächen sind, die mit den Seitenflächen angrenzender Profile (5) in Kontakt stehen, wobei die Vorrichtung ferner Mittel (11) zum individuellen Befestigen jedes der Profile (5) an der Außenfläche des Behälters umfasst.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Profil (5) aus einem Metall ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Aluminium, Kupfer und ihre Legierungen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Profil (5) Kühlrippen (6) umfasst.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel Bolzen (11) sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Profil (5) wenigstens eine Metallplatte (8, 9) zum Abschirmen von Gammastrahlung enthält, die möglichst nah an der Behälterwand plaziert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Metallplatte (8) zum Abschirmen von Gammastrahlung aus Schwermetall ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwermetall ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Blei und seine Legierungen.

8. Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktiven Stoffen, umfassend eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von aneinander angrenzenden Metallgehäusen (4), die mit wenigstens einem Neutronenabsorbermaterial (10) gefüllt sind, wobei jedes Gehäuse (4) eine an die Außenfläche des Behälters angepasste Innenfläche (7), eine Außenfläche sowie Teile umfasst, die die Innenfläche (7) und die Außenfläche verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil eines der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.

9. Verfahren zum Anbringen einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an der Außenwand eines Behälters zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktiven Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen Schritt des Einbringens wenigstens eines biologischen Abschirmmaterials (8, 9) in jedes Gehäuse umfasst, auf den ein Schritt des Befestigens des mit biologischem Abschirmmaterial gefüllten Gehäuses an der Außenwand des Behälters folgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man in das Gehäuse wenigstens eine Metallplatte (8) zum Abschirmen von Gammastrahlung einbringt, dass man anschließend das Gehäuse an der Wand befestigt, und dass man es mit Neutronenabsorbermaterial füllt.

Dessins