Procedimiento de tratamiento del sodio contenido en los poros abiertos interconectados de una estructuradispuesta en una vaina,

conteniendo los poros además un material radiactivo, comprendiendo el procedimiento lasetapas sucesivas siguientes:

a) se realizan al menos dos hendiduras a todo lo largo de la vaina;

b) se transforma por una reacción de carbonatación dicho sodio en carbonato de sodio poniendo encontacto la estructura, a través de dichas hendiduras, con una mezcla gaseosa de reacción que comprendevapor de agua, dióxido de carbono y un gas inerte frente al sodio, de tal modo que la expansión del carbonatoprovoque la apertura de la vaina y de la estructura a partir de dichas hendiduras, así como la propagación dela reacción de carbonatación en el interior de la estructura.

Procedimiento de tratamiento de una estructura que contiene sodio y un material radiactivo.

Campo técnico

La presente invención se encuentra en el campo del tratamiento de desechos nucleares.

Se refiere en particular al tratamiento de desechos que contienen sodio y un material radiactivo, pudiendo estar generados estos desechos, por ejemplo, en el proceso de depuración del circuito primario de un reactor de neutrones rápidos enfriado con sodio ("RNR-Na") .

Estado de la técnica

El cesio es uno de los principales contaminantes del sodio que constituye el termoportador de un reactor nuclear de tipo "RNR-Na". Por razones de protección, es necesario extraer los isótopos radiactivos del cesio con el fin de reducir la actividad radiológica del sodio durante o después de la explotación del reactor. Para ello, se licua el sodio contaminado con cesio y después se filtra a través de una trampa de cesio.

Esta trampa comprende generalmente una estructura porosa protegida por una vaina. Se trata, por ejemplo, de un cartucho basado en carbono vítreo reticulado denominado "cartucho RVC", descrito a continuación.

Aunque en el transcurso de la filtración la trampa de cesio retiene principalmente el cesio por adsorción, tiene como inconveniente retener igualmente una parte del sodio en sus poros.

La trampa constituye entonces un desecho nuclear que presenta un doble riesgo en términos de protección y seguridad:

- un riesgo químico debido al sodio residual que debe mantenerse bajo un gas inerte (tal como argón o nitrógeno) con el fin de no presentar riesgo de reacción química como, por ejemplo, de explosión con agua o de inflamación con aire;

- un riesgo radiológico debido a la contaminación por los isótopos radiactivos del cesio (en particular el cesio 137) que introduce a esta trampa en la clasificación de desechos radiactivos, lo que impone drásticos niveles de protección y seguridad.

Con el fin de poder tratar dicho desecho nuclear con los trámites clásicos de evacuación de desechos contaminados, conviene en primer lugar suprimir el riesgo químico, es decir, eliminar el sodio residual de la trampa que contiene cesio.

Ahora bien, en el campo nuclear, el sodio se trata clásicamente con la ayuda de una reacción de hidrólisis (véase, por ejemplo, la solicitud de patente FR 2.598.248) . Esta reacción se realiza lo más frecuentemente en una celda de tratamiento o en un autoclave y consiste esencialmente en hacer reaccionar el sodio en estado líquido o sólido con agua con el fin de producir sosa. Sin embargo, tiene el inconveniente de que es difícil controlar y generar los efluentes líquidos, que hace falta tratar a su vez.

Con el fin de intentar resolver estos problemas, el sodio sólido puede tratarse con una reacción de carbonatación en la que la sosa obtenida mediante la reacción de hidrólisis se transforma a continuación en carbonato mediante la adición de dióxido de carbono en forma gaseosa según las reacciones siguientes:

Na + H2O - NaOH + 1/2 H2

CO2 + H2O H2CO3

NaOH + H2CO3 NaHCO3 + H2O

NaOH + NaHCO3 Na2CO3 + H2O

Na2CO3 + H2CO3 2 NaHCO3

El tratamiento por carbonatación presenta la ventaja de generar como desecho final carbonato en forma sólida.

Se describe una instalación destinada al tratamiento por carbonatación, por ejemplo, en la solicitud de patente FR

2.888.231. En esta, se introduce sodio fluido en estado líquido en un recipiente que comprende una pluralidad de placas en las que se solidifica el sodio en forma de capas finas antes de la ejecución de la reacción de carbonatación.

La limitación ligada a la formación de capas finas hace que esta instalación no pueda utilizarse para tratar sodio que sea difícilmente accesible, tal como el sodio contenido en la estructura porosa de una trampa de cesio.

No puede considerarse en particular proceder al despiece de esta trampa para acceder al sodio, pues se intenta por el contrario limitar las operaciones de manipulación en presencia de un material radiactivo.

Efectivamente, dicho material requiere lo más frecuentemente trabajar en un recipiente de confinamiento bajo gas inerte tal como una caja de guantes. Ahora bien, las operaciones de despiece son delicadas a causa de las dificultades de manipulación inherentes a este tipo de recipiente. Se intenta por tanto en general limitarlas.

Por otra parte, dichos despieces pueden provocar la contaminación de las herramientas de despiece por el material radiactivo tal como cesio 137.

Divulgación de la invención

Uno de los objetivos de la invención es por tanto realizar un procedimiento que permita tratar una estructura que comprende un material radiactivo y sodio difícilmente accesible, teniendo especialmente este procedimiento las ventajas de ser fácilmente controlable, de producir desechos sólidos que no requieran un tratamiento posterior y de minimizar las operaciones que deben ejecutarse en presencia de material radiactivo.

El objeto de la invención se refiere así a un procedimiento de tratamiento del sodio contenido en los poros abiertos interconectados de una estructura situada en una vaina, conteniendo los poros además un material radiactivo.

El procedimiento comprende las etapas sucesivas siguientes:

a) se realizan al menos dos hendiduras a todo lo largo de la vaina;

b) se transforma por una reacción de carbonatación el sodio en carbonato de sodio poniendo en contacto la estructura, a través de las hendiduras, con una mezcla gaseosa de reacción que comprende vapor de agua, dióxido de carbono y un gas inerte frente al sodio, de tal modo que la expansión del carbonato provoque la apertura de la vaina y de la estructura a partir de las hendiduras, así como la propagación de la reacción de carbonatación en el interior de la estructura.

Uno de los puntos esenciales en el origen del procedimiento de tratamiento de la invención es el aprovechamiento del hecho de que el carbonato formado en la reacción de carbonatación presenta un volumen mayor que el volumen ocupado inicialmente por el sodio en el interior de los poros.

La reacción de carbonatación se realiza por lo tanto de tal forma que la expansión volumétrica del carbonato permita ventajosamente provocar la apertura de la vaina a partir de las hendiduras que se habían realizado entonces en la estructura.

Resulta un aumento de la superficie de contacto entre el sodio y la mezcla gaseosa de reacción, lo que permite acelerar la reacción de carbonatación.

Gracias a la sucesión de etapas de apertura de la estructura y de aceleración de la reacción de carbonatación, esta última puede propagarse en el interior del conjunto de la estructura.

Así, a pesar de la baja accesibilidad inicial del sodio contenido en los poros de la estructura, su carácter "abierto" (a saber, que una parte de estos poros comunica con la superficie de la estructura y por tanto con el medio exterior) y su carácter "interconectado" permiten a la mezcla gaseosa de reacción penetrar en profundidad y en la totalidad de la estructura. Esta última puede tratarse por lo tanto con la ayuda del procedimiento de la invención sin que esta requiera una operación de despiece suplementaria.

Esto es particularmente ventajoso pues, por la presencia de un material radiactivo, la etapa (a) y/o (b) del procedimiento de la invención se realiza lo más frecuentemente en un recipiente de confinamiento tal como una caja de guantes o una celda blindada en la que, como se indica anteriormente, se intentan limitar las operaciones de despiece.

Por otro lado, a causa de la ejecución de la reacción de carbonatación, el procedimiento de tratamiento según la invención tiene como ventaja producir solo desechos sólidos (carbonato y material radiactivo) y gaseosos (hidrógeno) que no requieren tratamiento posterior.

Además, al contrario que el sodio o la sosa, el carbonato es un producto estable e inerte, particularmente frente al aire.

Finalmente, el procedimiento de tratamiento de la invención es controlable sencillamente, ya que la reacción de carbonatación puede ralentizarse reduciendo la proporción de vapor de agua en la mezcla gaseosa de reacción, hasta detenerse reemplazando esta mezcla... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de tratamiento del sodio contenido en los poros abiertos interconectados de una estructura dispuesta en una vaina, conteniendo los poros además un material radiactivo, comprendiendo el procedimiento las etapas sucesivas siguientes:

a) se realizan al menos dos hendiduras a todo lo largo de la vaina;

b) se transforma por una reacción de carbonatación dicho sodio en carbonato de sodio poniendo en contacto la estructura, a través de dichas hendiduras, con una mezcla gaseosa de reacción que comprende vapor de agua, dióxido de carbono y un gas inerte frente al sodio, de tal modo que la expansión del carbonato provoque la apertura de la vaina y de la estructura a partir de dichas hendiduras, así como la propagación de la reacción de carbonatación en el interior de la estructura.

2. Procedimiento de tratamiento según la reivindicación 1, en el que dicha estructura está compuesta por carbono vítreo reticulado.

3. Procedimiento de tratamiento según la reivindicación 1 o 2, en el que dicho material radiactivo comprende al menos uno de los isótopos radiactivos del cesio, tal como cesio 137.

4. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que al ser dicha vaina de forma esencialmente tubular, se realizan en el transcurso de la etapa (a) al menos dos hendiduras diametralmente opuestas.

5. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha mezcla gaseosa de reacción está constituida por una fracción molar de 0, 5 a 5, 5% de vapor de agua y de 5 a 25% de dióxido de carbono, siendo el resto gas inerte.

6. Procedimiento de tratamiento según la reivindicación 5, en el que dicha mezcla gaseosa de reacción está constituida por una fracción molar de 3, 5 a 4% de vapor de agua y de 10 a 20% de dióxido de carbono, siendo el resto gas inerte.

7. Procedimiento de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa

(a) y/o (b) se realiza en un recipiente de confinamiento tal como una caja de guantes o una celda blindada.

FIG. 1 FIG. 2

FIG. 3 FIG. 4

FIG. 5