Livre blanc du Tritium & bilan des rejets de tritium pour les INB

152 Retour d’expérience sur la gestion des déchets et rejets tritiés Ces informations concernent les fûts de l’entreposage à taux de déga- zage moyen. La Figure 4 présente l’inventaire des activités, mesurées par la méthode 3 He, associées au taux de dégazage mesurés par deux méthodes différentes en fonction du niveau. Sur cette figure, la nature des déchets est indiquée lorsqu’elle est connue et homogène. Deux tests expérimentaux sont également indiqués : l’un concerne les lingots d’acier inoxydable, l’autre des déchets organiques contaminés à niveau prédéfini. Le taux générique de 10 -2 an -1 semble pertinent si l’on consi- dère une grande quantité de déchets mélangés, mais la variabilité est importante. Il est intéressant de noter que les plaquettes lumineuses au tritium présentent des taux compris entre 10 -3 et 10 -2 an -1 . Le taux mesuré pour les matières organiques est de 0,15 an -1 , ce qui peut être comparé aux cinq résultats obtenus par Godot [Godot 08] qui sont compris entre 0,1 et 1,4 an -1 avec une moyenne de 0,34 an -1 pour des activités comprises entre 10 et 35 GBq. Pour des activités comprises entre 1 et 10 TBq, le taux semble inférieur à 1% an -1 . On peut supposer un effet dû à la nature des déchets et au vieillissement. Notons que pour un taux de 1% an -1 , 15% de l’activité initiale sont effectivement rejetés en 50 ans environ tandis que pour un taux de 10%, 64% de l’activité initiale sont rejetés en 22 ans. Par ailleurs, il existe une influence de la température [Guétat 08a] selon une relation en e -6096/T , (R 2 =0,96), où la température ambiante (T) est exprimée en °K. Celle-ci explique les variations saisonnières observées à Valduc et peut conduire en France à des différences d’un facteur 2 ou 3 entre différents sites. 3 Traitement des déchets métalliques de haute activité Généralement, les déchets métalliques proviennent du démantèlement des procédés en boîtes à gants et de ce fait, leur activité est élevée. La majeure partie de cette activité est localisée en surface et sans traitement, le dégazage de ces matériaux est important : Torikai et al. [Torikai 05] mentionne des taux de dégazage de l’ordre de 0,7 an -1 . Le traitement des déchets métalliques par fusion comprend trois étapes : la première consiste à trier, découper et préparer les charges de métal. La seconde est la fusion proprement dite à une température pouvant atteindre 1973°K. Après mise en route du circuit de refroidissement, le four peut être mis en chauffe et les charges introduites une à une. Le métal est fondu en lingots. La dernière étape, effectuée après refroidissement, correspond au traitement des lingots : sortie du four, nettoyage et mesure du taux de dégazage. Ces opérations sont réalisées dans un système fermé de ventilation passant sur détritiation. En pratique, tout le tritium gaz est transformé en eau tritiée et piégé sur tamis moléculaires. On obtient finalement de l’eau tritiée qui est entreposée en boîte à gants et constitue la principale source de rejet. En termes de volume, 1 tonne de matériau (2/3 d’acier, 1/3 d’aluminium et 3% d’autres matériaux) correspond à un volume initial de déchets de 0,916 m 3 . La préparation et la fusion conduisent à la production de 0,187 m 3 de lingots (soit 17 lingots) et de 16 L d’eau, qui vont désor- mais être entreposés sur de la zéolithe dans des fûts de 160 L étanches au gaz. La réduction du volume est de 4,5 avec de l’eau sous forme li- quide, elle n’est plus que de 2,6 lorsque l’eau est adsorbée sur zéolithe. En termes de radioactivité, l’activité initiale des déchets métalliques est estimée à 170 TBq.t -1 . Les lingots contiennent environ 0,1 TBq.t -1 , ce qui correspond à une réduction moyenne de l’activité d’environ 1700. L’activité de l’eau produite est d’environ 9 TBq.L -1 . D’après une équation donnée par Guétat [Guétat 86] (Fd = 4.18 A i 0.064 , A i in Ci.t -1 ), le facteur de décontamination moyen aurait été évalué à 1100. En fait, l’activité des lingots après décontamination est relativement constante, avec une variation d’un ordre de grandeur, alors que les activités initiales des dé- chets varient de trois ordres de grandeur. Cette variabilité initiale est liée au temps de résidence du tritium en contact avec le métal, au rapport surface/masse et à la contamination éventuelle par des poudres d’hy- drures tritiés [Scott 05]. Concernant les rejets, le taux de dégazage de l’eau stockée est de 2.10 -3 an -1 , ce qui correspond au traitement de 0,29 TBq.t -1 .an -1 de métal. L’intégration à l’infini conduirait à un rejet total de 6 TBq.t -1 et donc à une réduction globale des rejets d’un facteur 15. La quantité totale d’eau stockée et le dégazage correspondant ont aug- menté d’année en année et sont actuellement responsables d’environ la moitié des rejets totaux du bâtiment de traitement des déchets. Le stockage sur zéolithe, plus sûr et réversible, devrait permettre de réduire sensiblement cette source de rejet. Des expériences ont été réalisées afin de comparer les différents types de mesures des lingots. Pour trois lingots d’acier, des prélèvements ont été effectués et mesurés par spectrométrie. Une mesure par méthode 3 He a été également réalisée et le taux de dégazage a été mesuré par barboteur et scintillation liquide. L’activité totale mesurée était de 7 GBq; la méthode 3 He a donné un résultat de 2,1 GBq, et le dégazage a été estimé à 340 MBq.an -1 . Ceci indique que la méthode 3 He sous- estime l’activité des lingots mais pas de façon critique. On obtient ainsi un taux de dégazage de 5.10 -2 an -1 . Cette valeur semble élevée puisque la gamme habituelle se situe entre 1 à 10 MBq.an -1 par lingot. Il est également intéressant de noter que le dégazage des lingots s’effectue principalement sous forme HTO (70 à 95%). Le tableau 1 résume les caractéristiques du traitement des déchets mé- talliques. Tableau 1 : Caractéristiques du traitement des déchets métalliques (pour 1 tonne) 4 Traitement des déchets organiques Le but du traitement des déchets organiques est de réduire le dégazage et les volumes à stocker. La technique employée est la suivante : quatre fûts de déchets organiques sont introduits en boîte à gants, où ils sont triés. Les déchets sont ensuite transférés dans une déchiqueteuse. Les fragments sont alors placés dans des conteneurs puis chargés dans un four. Le traitement consiste à chauffer les déchets à 373°K sous vide dans un flux de vapeur non saturée. Les résidus sont ensuite compactés en un seul fût. Le bilan annuel montre que le traitement de 1 tonne de déchets orga- niques conduit à une densité finale de 0,66 t.m -3 dans les fûts et à 28 L d’eau présentant une activité de 2,4 TBq.L -1 . L’activité tritium ainsi récu- pérée est de 68 TBq.t -1 . Le dégazage est réduit de 4 à 0,1 TBq.t -1 .an -1 , ce qui correspond à une réduction totale du dégazage d’un facteur 40. En considérant que la majeure part de l’activité a été éliminée, le taux de dé- gazage global des déchets organiques initiaux est estimé à 0,06 an -1 . Sans traitement, la moitié de l’activité serait rejetée, soit 34 TBq.t -1 , au lieu de 2 TBq.t -1 pour le dégazage de l’eau tritiée. Les volumes sont réduits d’un facteur 4. Il convient de remarquer qu’il n’y a pas de corrélation entre la décontamination et l’activité initiale. Le tableau 2 résume les caractéris- tiques du traitement des déchets organiques. Volume initial : 0,916 m 3 Volume final : 0,187 m 3 (lingots) / 16 L d’eau Facteur de réduction du volume : 4,5 Facteur de réduction du volume final (zéolithe) : 2,6 Activité initiale : 170 TBq Activité finale : 0,1 TBq (lingots) / 9 TBq/L d’eau Facteur de décontamination pour les solides : 1700 Taux de dégazage de l’eau : 2.10 -3 an -1 Facteur de réduction totale des rejets : 15

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