Procedimiento y dispositivo de reducción de la desgasificación de residuos tritiados procedentes de la industria nuclear.

Procedimiento de reducción de la cantidad de hidrógeno tritiado (T2 o HT) y/o de agua tritiada

(HTO o T2O) generado por al menos un bulto que comprende al menos un residuo tritiado (5) procedente de la industria nuclear, caracterizándose el procedimiento porque comprende las siguientes etapas:

- puesta en presencia del bulto con una mezcla (2) que comprende dióxido de manganeso (MnO2) combinado con un compuesto que consta de plata;

- puesta en presencia del bulto con al menos un tamiz molecular (1).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12196595.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: BATIMENT "LE PONANT D" 25, RUE LEBLANC 75015 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: LIGER,KARINE, LEFEBVRE,XAVIER, TROULAY,MICHÈLE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > B01J8/00 (Procedimientos químicos o físicos en general, llevados a cabo en presencia de fluidos y partículas sólidas; Aparatos para tales procedimientos (procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias B01J 2/00; hornos F27B))
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad;... > G21F9/22 (por almacenamiento en una cuba o en otro recipiente)
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad;... > G21F9/30 (Tratamientos)
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad;... > G21F9/04 (Tratamiento de líquidos)
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad;... > G21F9/12 (por absorción; por adsorción; por intercambio de iones)
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad;... > G21F9/06 (Tratamientos)
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad;... > G21F9/02 (Tratamiento de gases)

PDF original: ES-2523941_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Procedimiento y dispositivo de reducción de la desgasificación de residuos tritiados procedentes de la industria nuclear.
Ilustración 2 de Procedimiento y dispositivo de reducción de la desgasificación de residuos tritiados procedentes de la industria nuclear.
Ilustración 3 de Procedimiento y dispositivo de reducción de la desgasificación de residuos tritiados procedentes de la industria nuclear.
Ilustración 4 de Procedimiento y dispositivo de reducción de la desgasificación de residuos tritiados procedentes de la industria nuclear.
Procedimiento y dispositivo de reducción de la desgasificación de residuos tritiados procedentes de la industria nuclear.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo de reducción de la desgasificación de residuos tritiados procedentes de la industria nuclear Campo técnico de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo de tratamiento de los desechos procedentes de la industria nuclear. Esta se refiere de manera más particular a un procedimiento y a un dispositivo que permite limitar la desgasificación de residuos tritiados producidos por reacciones nucleares.

Estado de la técnica El tritio (T o 3H) puede estar presente en varios tipos de reactores nucleares. En la mayoría de los reactores de fisión, se puede producir, por ejemplo, por la fisión ternaria del uranio (U) y del plutonio (Pu) , así como en las reacciones neutrónicas entre el boro (B) y el litio (Li) . Además, en los reactores de fusión, el tritio se utiliza como combustible. Este es el caso de los reactores JET (acrónimo de Joint European Torus, que significa toro común europeo) , ITER (acrónimo de International Thermonuclear Experimental Reactor, que significa reactor experimental termonuclear internacional) y DEMO (acrónimo de Demonstration Power Plant, que significa central nuclear de demostración) previsto para suceder al reactor ITER. En estos reactores, la reacción de fusión a partir de deuterio (D

o 2H) y de tritio (T o 3H) se rige por la siguiente ecuación:

** (Ver fórmula) **

Una de las propiedades del tritio, como los demás isótopos del hidrógeno, es su capacidad para penetrar a través de los materiales, por lo que los contamina. Esta propiedad hace que los residuos tritiados sean muy específicos, puesto que tanto los elementos radiactivos como las desgasificaciones se deben tener en cuenta para la gestión de residuos. Por otra parte, el tritio puede estar presente en dos formas gaseosas, el hidrógeno tritiado (HT o T2) y el agua tritiada (HTO o T2O) . Hay que señalar que el hidrógeno tritiado (HT o T2) es mucho más móvil que el agua tritiada (HTO o T2O) , incluso en forma de vapor. El hidrógeno tritiado (HT o T2) presenta, además, un muy pequeño tamaño. Su gran movilidad y su pequeño tamaño favorecen su difusión incluso a través de las porosidades más finas, pasando por ejemplo a través del caucho y difundiéndose en la mayor parte de los tipos de acero y de hormigón. La captura del hidrógeno tritiado (HT o T2) resulta, por lo tanto, especialmente compleja.

Con el desarrollo de los reactores de fusión, la cantidad de desechos tritiados va a aumentar de manera significativa. Existe, por consiguiente, una necesidad especialmente importante que consiste en dimensionar un procedimiento eficaz de detritiación y de limitación de la desgasificación, en particular a temperatura ambiente y a presión atmosférica. La reducción de la cantidad de hidrógeno tritiado producido por un bulto de residuos debe ser lo suficientemente eficaz para cumplir con los criterios existentes de aceptabilidad de los centros de depósito y almacenamiento, con el fin de que estos bultos que constan de residuos tritiados puedan integrarse en los centros de depósito y almacenamiento existentes.

Se ha propuesto y se ha descrito una solución en la patente US 5 464 988. Esta patente propone un dispositivo para almacenar y transportar agua tritiada contenida en un gas. El dispositivo comprende un bidón externo y un bidón interno dispuesto en el interior del bidón externo. En el interior del bidón interno se encuentra un tamiz molecular desechable destinado a cargarse de tritio. El dispositivo también comprende unos difusores de entrada y de salida, así como un recombinador catalítico de hidrógeno. Un material de protección y de aislamiento térmico está dispuesto en cada espacio disponible entre los dos bidones. El recombinador catalítico de hidrógeno convierte el hidrógeno tritiado en agua tritiada que el tamiz molecular puede capturar, a continuación, en forma sólida para su almacenamiento y su transporte.

Este dispositivo aporta una solución para captar agua trititada en forma gaseosa. Sin embargo, capturar el hidrógeno tritiado (HT o T2) resulta más complicado debido a su tamaño más reducido y a la enorme movilidad de este gas con respecto al agua trititada en forma gaseosa. Además, esta solución se basa en un bidón especialmente complejo y que precisa numerosos equipos específicos que requieren un mantenimiento específico. Por ejemplo, el uso de un recombinador catalítico precisa un dispositivo de calentamiento y, por lo tanto, un mantenimiento del sistema. Además, es necesaria una intervención humana para cambiar regularmente el tamiz molecular saturado con agua tritiada.

La complejidad de esta solución tiende a hacer que su coste sea relativamente elevado y su fiabilidad limitada.

Existe, por lo tanto, la necesidad que consiste en ofrecer una solución simple y eficaz de limitación de la desgasificación del hidrógeno tritiado (T2 o HT) y agua tritiada (HTO o T2O) , debiendo permitir también esta solución reducir las necesidades de mantenimiento y de intervención humana. La solución debe ser, además, eficaz durante varios cientos de años.

La presente invención tiene como objetivo describir dicha solución.

Resumen de la invención A continuación en la siguiente descripción de la invención, se hablará indistintamente de agua tritiada, que designa los elementos HTO y T2O. En la presente descripción, el agua tritiada designa agua tritiada en forma de vapor o de líquido.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de reducción de la cantidad de hidrógeno tritiado (T2 o HT) y/o de agua tritiada (HTO o T2O) generado por al menos un bulto que comprende al menos un residuo. El procedimiento comprende las siguientes etapas: una etapa de puesta en presencia del bulto con una mezcla que comprende dióxido de manganeso (MnO2) combinado con un compuesto a base de plata, y a continuación una etapa de puesta en presencia del bulto con un tamiz molecular.

La mezcla permite oxidar de forma eficaz el hidrógeno tritiado (T2 o HT) para reducir la difusividad de este gas. Esto da como resultado agua tritiada (T2O o HTO) , siendo el agua tritiada mucho menos móvil que el hidrógeno tritiado. El agua tritiada queda entonces capturada por el tamiz molecular. Se ha demostrado que la combinación del tamiz molecular con la mezcla que comprende dióxido de manganeso asociado con plata permite reducir la desgasificación de residuos tritiados de manera más eficaz y segura incluso para reducidas cantidades de hidrógeno tritiado. En particular, la combinación del procedimiento de acuerdo con la invención permite una cinética elevada y una gran reactividad con respecto al hidrógeno tritiado. Además, este procedimiento de captura del hidrógeno tritiado no precisa mantenimiento externo. De manera especialmente ventajosa, se puede realizar a presión atmosférica y a temperatura ambiente. Por otra parte, la reacción genera un producto térmicamente estable. Es, además, difícilmente o no reversible en al menos varios cientos de años. De manera ventajosa, el procedimiento de captura propuesto por la invención es relativamente simple de aplicar y económico. La presente invención es, por lo tanto, especialmente adecuada para un uso a escala industrial.

En el marco de la presente invención, se designa residuo tritiado a cualquier residuo radiactivo que pueda contener o desgasificar hidrógeno tritiado (HTO o T2) . El residuo puede contener, además, tritio en otras formas como, por ejemplo, agua tritiada (HTO o TO2) . Tradicionalmente, el residuo proviene de la industria nuclear y puede contener o desgasificar hidrógeno tritiado y/o agua tritiada.

En el marco de la presente invención, la puesta en presencia de al menos dos elementos, tradicionalmente hidrógeno tritiado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de reducción de la cantidad de hidrógeno tritiado (T2 o HT) y/o de agua tritiada (HTO o T2O) generado por al menos un bulto que comprende al menos un residuo tritiado (5) procedente de la industria nuclear, caracterizándose el procedimiento porque comprende las siguientes etapas:

- puesta en presencia del bulto con una mezcla (2) que comprende dióxido de manganeso (MnO2) combinado con un compuesto que consta de plata; -puesta en presencia del bulto con al menos un tamiz molecular (1) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la plata está en forma de óxido de plata en la mezcla (2) , en el que la concentración en masa del dióxido de manganeso en la mezcla (2) está comprendida entre un 80 % y un 99 % y en el que la concentración en masa de óxido de plata en la mezcla (2) está comprendida entre un 20 % y un 1 %.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que las concentraciones en masa en la mezcla (2) para el dióxido de manganeso y para el óxido de plata son respectivamente del orden de un 90 % y un 10 %.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla (2) comprende un compuesto platino cuya concentración en masa en la mezcla (2) está comprendida entre un 0, 1 % y un 1 %.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el cual el compuesto platino es un compuesto de negro de platino 10 % Pt.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el tamiz molecular (1) es una zeolita de tipo 4A o 5A.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, de forma previa a las etapas de puesta en presencia del bulto con la mezcla (2) y de puesta en presencia del bulto con un tamiz molecular (1) , una etapa de depósito de la mezcla (2) sobre el tamiz molecular (1) .

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que la etapa de depósito de la mezcla (2) sobre el tamiz molecular (1) se acompaña de una etapa de fijación mecánica de la mezcla (2) sobre el tamiz molecular (1) o de una etapa de fijación química de la mezcla (2) sobre el tamiz molecular (1) con ayuda de un aditivo.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que el bulto se presenta en forma de un bidón (10) que presenta un fondo (12) y está adaptado para contener al menos un residuo tritiado (5) , comprendiendo el procedimiento una etapa de colocación, en el interior del bidón (10) , del tamiz molecular (1) sobre el cual se fija la mezcla (2) o en el que el bulto se presenta en forma de un bidón (10) que presenta un fondo (12) y que contiene al menos un residuo tritiado (5) , comprendiendo el procedimiento una etapa de colocación del tamiz (1) en el fondo

(12) del bidón (10) y una etapa de disposición de la mezcla (2) en el interior de los residuos (5) o sobre los residuos (5) .

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la mezcla (2) se dispone en parte al menos sobre un soporte flexible para formar una tapa, comprendiendo el procedimiento, además, una etapa de cubrimiento de una parte al menos del bulto con la tapa, siendo el soporte flexible, de preferencia, una malla metálica.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, de forma previa a la etapa de puesta en presencia del bulto con una mezcla (2) de dióxido de manganeso (MnO2) combinado con un compuesto que consta de plata, una etapa de preparación de la mezcla (2) durante la cual el dióxido de manganeso (MnO2) es combinado con el compuesto que consta de plata (Ag) .

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que durante la etapa de preparación de la mezcla

(2) la plata es aportada en forma de óxido de plata (AgO o Ag2O) al dióxido de manganeso (MnO2) .

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que la etapa de preparación de la mezcla (2) comprende una etapa de mezclado (2) de un polvo de dióxido de manganeso con un polvo de óxido de plata (AgO, Ag2O) y, de preferencia, el procedimiento comprende, durante la etapa de preparación de la mezcla y después de la etapa de mezclado del polvo de dióxido de manganeso con el polvo de dióxido de plata, una etapa de adición de agua a dichos polvos mezclados.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la etapa de preparación de la mezcla (2) comprende una de las siguientes etapas: una etapa de dispersión de una solución salina que comprende unos iones de plata (Ag+) sobre el dióxido de manganeso en estado sólido; o una etapa de inmersión del dióxido de manganeso en estado sólido en una solución que comprende una sal que consta de plata; o una etapa de depósito de plata sobre el dióxido de manganeso mediante la precipitación de una solución que comprende plata.

15. Dispositivo de reducción de la cantidad de hidrógeno tritiado (T2 o HT) generado por al menos un bulto que comprende al menos un residuo tritiado (5) , comprendiendo el dispositivo al menos un tamiz molecular (1) , caracterizado porque el dispositivo consta también de una mezcla (2) que comprende dióxido de manganeso (MnO2) combinado con un compuesto que consta de plata.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que dicha mezcla (2) es fijada sobre el tamiz molecular (1) .

17. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15 que comprende al menos un bidón (10) adaptado para contener al menos un residuo tritiado (5) así como el tamiz molecular (1) y la mezcla (2) .

18. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la mezcla (2) recubre al menos en parte el tamiz 10 molecular (1) , formando el tamiz molecular (1) y la mezcla (2) un conjunto monobloque.

19. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende una tapa formada por un soporte flexible, estando el soporte flexible recubierto, al menos en parte, por una capa formada por la mezcla que comprende dióxido de manganeso (MnO2) combinado con un compuesto que contiene plata y en el que, de preferencia, la tapa también comprende el tamiz molecular (1) .

20. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación anterior que comprende uno o varios bidones aptos para contener cada uno al menos un residuo tritiado y en el que la tapa rodea el bidón o la multitud de bidones.