Aparato y procedimiento para la separación de tritio.

Dispositivo de separación de tritio que comprende:

i) un horno (1) para la fusión de residuos tritiados que comprende:

- un crisol

(10) para recibir los residuos tritiados;

- un dispositivo de burbujeo para introducir un gas de burbujeo hidrogenado en dicho crisol (10) en el curso de la fusión y del tratamiento de los residuos tritiados en dicho horno (1); y

ii) un reactor catalítico de membrana (2) cuadripolar para el tratamiento de los gases procedentes de la fusión y el tratamiento de los residuos tritiados en el horno (1), que comprende una membrana (20) para separar dos flujos de gas, siendo permeable dicha membrana (20) a los isótopos del hidrógeno.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2012/050882.

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

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 25, rue Leblanc, Bâtiment "Le Ponant D" 75015 Paris FRANCIA.

Inventor/es: GHIRELLI,NICOLAS, TRABUC,PIERRE, GASTALDI,OLIVIER, LEJAY,PASCAL, BALAY,JOËL, HADJ-AZZEM,ABDELLALI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > G21F9/00 (Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad; Disposiciones a este efecto para la descontaminación)
  • 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;... > G21F9/28 (Tratamiento de sólidos)
  • 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)
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > REACTORES DE FUSION (fusión no controlada, sus aplicaciones... > Reactores de fusión termonuclear > G21B1/11 (Detalles)

PDF original: ES-2544618_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Aparato y procedimiento para la separación de tritio La presente invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la separación de tritio. La presente invención se refiere en particular a un dispositivo y a un procedimiento para la separación de tritio mediante creación de burbujas en residuos radiactivos metálicos fusibles.

La separación de tritio es un tratamiento térmico y/o químico que tiene por objetivo extraer el tritio atrapado en la matriz de residuos radiactivos, en particular residuos radiactivos metálicos fusibles. Los residuos radiactivos potencialmente destinados a sufrir una separación del tritio son aquellos procedentes de instalaciones nucleares que utilizan el tritio.

La separación del tritio de los residuos radiactivos metálicos fusibles reduce grandemente su radiactividad, 15 permitiendo de ese modo simplificar su almacenamiento posterior, en particular a causa de la disminución significativa de las exigencias en términos de protección del ambiente y de las personas.

Los procedimientos de separación del tritio de la técnica anterior producen sin embargo grandes cantidades de agua fuertemente tritiada (HTO) cuya gestión es compleja.

Un objetivo de la presente invención es por lo tanto proponer un procedimiento y un dispositivo avanzado de separación de tritio que permita reducir grandemente, incluso evitar totalmente, la producción de agua tritiada como resultado de este procedimiento.

Este objetivo se alcanza en particular mediante un dispositivo de separación de tritio que comprende:

i) un horno para la fusión de los residuos tritiados que comprende:

- un crisol para recibir los residuos tritiados y; 30 -un dispositivo de burbujeo para introducir un gas de burbujeo hidrogenado en el crisol en el curso de la fusión y del tratamiento de los residuos tritiados en el horno; y ii) un reactor catalítico de membrana cuadripolar para el tratamiento de los gases procedentes de la fusión y el 35 tratamiento de los residuos tritiados en el horno, que comprende una membrana para separar dos flujos de gas, siendo permeable la membrana a los isótopos del hidrógeno.

Este objetivo se consiguen igualmente mediante un procedimiento de separación de tritio que comprende las etapas de: 40 -carga de un horno de crisol con un lote de residuos tritiados;

- calentamiento del horno para fundir los residuos tritiados en el crisol;

-burbujeo de los residuos tritiados en fusión mediante la introducción de un gas de burbujeo hidrogenado en el crisol;

- circulación de un gas vector entre el horno y un reactor catalítico de membrana (preferiblemente cuadripolar) para el arrastre de los gases tritiados producidos durante la fusión y el tratamiento de los residuos tritiados, y el 50 tratamiento de los gases tritiados que comprende un intercambio de isótopos a través de la membrana del reactor catalítico de membrana.

Como resultado de este intercambio de isótopos, se obtienen unos isótopos del hidrógeno, reduciendo grandemente, e incluso evitando totalmente, la producción de agua tritiada como resultado del procedimiento de separación de 55 tritio de la invención.

La combinación de horno de crisol y del reactor de membrana permite la realización de un procedimiento de separación de tritio eficaz que no produce prácticamente ninguna agua tritiada como resultado del procedimiento. En efecto, la fusión y el burbujeo de los residuos en el crisol permite una evacuación eficaz y prácticamente completa 60 del tritio bajo forma gaseosa, y los gases así cargados son tratados inmediatamente en un reactor de membrana que permite la recuperación del tritio igualmente bajo la forma de una mezcla de gases, que es más simple de tratar a continuación y/o de almacenar que el agua tritiada.

La presente invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue, ilustrada por las figuras, en 65 las que:

- la figura 1 es un esquema de principio que ilustra el procedimiento de separación de tritio según una forma de realización preferente de la invención, -la figura 2 es un detalle de un crisol frío según una forma de realización de la invención, 5 -la figura 3 ilustra el crisol frío de la figura 2 con una parte del dispositivo de refrigeración del crisol, -la figura 4 es un esquema de principio del reactor catalítico de membrana según la invención.

Con referencia a la figura 1, el dispositivo de separación de tritio según una versión preferente de la invención comprende un horno 1 para hacer fundir los residuos radiactivos, y un reactor de membrana 2 adecuado para tratar los gases tritiados procedentes de la fusión y del tratamiento de los residuos. El horno 1 es por ejemplo un horno de inducción de crisol frío descrito más en detalle en el presente documento a continuación, encontrándose el crisol frío en el horno 1 y estando destinado a recibir los residuos tritiados a tratar, por ejemplo unos residuos radiactivos metálicos fusiles. La temperatura a alcanzar en el seno del horno es como mínimo la temperatura de fusión de los residuos a separar el tritio, que está comprendida generalmente entre 1000 °C y 1600 °C.

Una forma de realización del crisol 10 se ilustra a título de ejemplo no limitativo en la figura 2, en la que el crisol 10 es un material magnético y segmentado para minimizar las corrientes inducidas en el crisol 10 durante el calentamiento del horno 1.

Por ejemplo, según esta forma de realización, el crisol 10 es un crisol cilíndrico segmentado de cobre. Los segmentos 100 están ligeramente separados unos de los otros sobre lo esencial de su periferia, y unidos entre sí por ejemplo únicamente alrededor del centro del fondo del crisol 10. La división del crisol 10 en segmentos 100 distintos 25 y separados entre sí permite minimizar, incluso evitar totalmente, la formación de corrientes inducidas en el material del crisol durante la activación del horno de inducción, evitando de ese modo un calentamiento indeseable del crisol 10.

Se pueden concebir sin embargo otros materiales y/o formas en el marco de la invención para el crisol del horno de inducción. Según una forma de realización alternativa, el crisol está formado por ejemplo por una única pieza no segmentada de un material no magnético.

El crisol 10 comprende preferentemente una boquilla 102, por ejemplo en su fondo, para la introducción de un gas de burbujeo de hidrógeno en el crisol 10 y en consecuencia en la masa de los residuos en fusión en el curso de su tratamiento. La boquilla 102 está unida por medio de un conducto no representado a una fuente no representada del gas de burbujeo de hidrógeno, por ejemplo un depósito de gas, dispuesto preferentemente en el exterior del horno.

El gas de burbujeo de hidrógeno está compuesto de un gas químicamente inerte (por ejemplo argón, helio, ) al que se añade hidrógeno (H2) . Presenta por ejemplo la composición volumétrica siguiente: Ar + 1 a 10 % de H2.

Preferentemente Ar + 2 a 4 % de H2.

Según una forma de realización alternativa, el crisol comprende varias conducciones de introducción del gas de burbujeo de hidrógeno para un reparto uniforme del gas de burbujeo de hidrógeno en la masa de los residuos en fusión. Según una variante de la invención, el gas de burbujeo de hidrógeno se introduce en la masa de los residuos 45 en función mediante uno o varios tubos introducidos en el crisol 10 por su abertura superior y sumergidos en la masa de los residuos en fusión.

El crisol 10 es por ejemplo un crisol frío, es decir que el dispositivo de separación de tritio comprende además un dispositivo de refrigeración para refrigerar el crisol 10. El crisol 10 se mantiene activamente en consecuencia,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de separación de tritio que comprende:

i) un horno (1) para la fusión de residuos tritiados que comprende:

- un crisol (10) para recibir los residuos tritiados; -un dispositivo de burbujeo para introducir un gas de burbujeo hidrogenado en dicho crisol (10) en el curso de la fusión y del tratamiento de los residuos tritiados en dicho horno (1) ; y ii) un reactor catalítico de membrana (2) cuadripolar para el tratamiento de los gases procedentes de la fusión y el tratamiento de los residuos tritiados en el horno (1) , que comprende una membrana (20) para separar dos flujos de gas, siendo permeable dicha membrana (20) a los isótopos del hidrógeno.

2. Dispositivo de separación de tritio según la reivindicación anterior, estando realizada dicha membrana (2) en una aleación de paladio y de plata.

3. Dispositivo de separación de tritio según una de las reivindicaciones anteriores, siendo dicho horno (1) un horno de inducción. 20

4. Dispositivo de separación de tritio según la reivindicación anterior, siendo dicho crisol (10) de un material magnético y estando segmentado para minimizar las corrientes inducidas en dicho crisol (10) durante el calentamiento del horno (1) .

5. Dispositivo de separación de tritio según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo de refrigeración para refrigerar dicho crisol (10) .

6. Dispositivo de separación de tritio según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo dicho dispositivo de burbujeo una boquilla (102) en el fondo de dicho crisol (10) para la introducción del gas de burbujeo hidrogenado 30 en dicho crisol (10) .

7. Dispositivo de separación de tritio según una de las reivindicaciones anteriores que comprende además una bomba (3) para la circulación de un gas vector en dicho dispositivo de separación del tritio entre dicho horno (1) y dicho reactor catalítico de membrana (2) .

8. Procedimiento de separación de tritio que comprende las etapas de:

- carga de un horno (1) de crisol (10) con un lote de residuos tritiados; -calentamiento del horno (1) para fundir los residuos tritiados en dicho crisol (10) ;

-burbujeo de los residuos tritiados en fusión mediante la introducción de un gas de burbujeo hidrogenado en dicho crisol (10) ; -circulación de un gas vector entre el horno (1) y un reactor catalítico de membrana (2) para el arrastre de los gases tritiados producidos durante la fusión y el tratamiento de los residuos tritiados, y el tratamiento de los gases tritiados, que comprende un intercambio de isótopos a través de la membrana (20) de dicho reactor 45 catalítico de membrana (2) .

9. Procedimiento según la reivindicación anterior, que comprende además la introducción de un flujo de hidrógeno H2 a contrasentido del flujo de los gases tritiados en dicho reactor catalítico de membrana (2) y la recuperación del tritio en fase gaseosa.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 9, que comprende además la evacuación del lote de residuos tratados fuera del horno (1) .

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende un reactor catalítico de membrana (2) 55 cuadripolar.