Maîtrise de la Radiolyse à l’Intérieur de Systèmes Fermés
Le piège à hydrogène (Getter) d'Orano NPS, en oxyde, permet de gérer la radiolyse dans un espace confiné, par ex. à l'intérieur d'un emballage pour combustibles usés ou pour déchets. Il est efficace avec plusieurs types de matières.
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Les phénomènes de radiolyse et de thermolyse de matières organiques sont d’une grande importance dans le conditionnement de déchets. L'évaluation et la maîtrise de la génération d'hydrogène à l'intérieur d'un colis sont nécessaires pour assurer qu’il ne se forme pas un mélange inflammable, en vérifiant qu’à l’intérieur des emballages ne se forme pas une concentration dangereuse d'hydrogène (Limite Inférieure d’Inflammabilité de l’H2, LII < 4 % vol. à température ambiante dans l’air).
Cela se produit quand l'eau est présente et la radioactivité est suffisante pour initier la radiolyse de l'eau avec libération d'hydrogène. L'eau peut être à l’état libre, contenue dans le matériau ou adsorbée sur celui-ci.
Quand de la matière organique est présente, sa désintégration sous exposition à la radiation peut aussi produire de l'hydrogène.
Une solution industrielle, simple et efficace, pour éliminer l'hydrogène produit par un matériau consiste en l'absorption de l'hydrogène par un oxyde piégeant (appelé getter). L'hydrogène ainsi absorbé est alors lié chimiquement dans une structure cristalline, de façon irréversible aux températures courantes de fonctionnement (jusqu'à 400 °C).
Cette solution est très efficace pour éliminer l’H2 dans des espaces confinés tel les emballages pour combustibles usés ou pour déchets. Sa compacité, sa modularité et sa facilité de façonnage rendent le getter adaptable à des géométries différentes, y compris en cas d’encapsulation.
Il est aussi efficace pour l’entreposage de longue durée.
Orano NPS offre des services tout inclus pour son getter : de la conception à la livraison du produit, au support pour les autorisations réglementaires et à la maintenance
• Absorption très efficace, sans relâchement ultérieur de l’hydrogène
• 1 kg de getter d’Orano NPS absorbe :
- la quantité de H2 produit par 75 g d’eau
- 100 litres de l’H2 produit par du polyéthylène (à conditions ambiantes : 1 atm, 20° C)• Conditions de fonctionnement extrêmes :
- jusqu’à 400 °C
- jusqu’à des millions de Gray sous irradiation gamma
• L’oxyde minéral garantit l’absence de toute interaction chimique dans le colis
• Pas d’effet de vieillissement
• Compatible avec la majorité des environnements gazeux
• Adaptable :
- Compact, idéal pour les espaces réduits
- Formes multiples, façonnage facile
Le CEA et Orano NPS ont réalisé un programme de qualification complet pour la caractérisation de ce piège à hydrogène, jusqu'à la phase industrielle.
De façon générale, ce système peut être utilisé pour des :
• emballages TN®MW pour le transport à sec ou l’entreposage de déchets,
• emballages TN®12 pour le transport à sec de combustibles usés, ainsi que pour le transport à sec ou l’entreposage de déchets,
• emballages TN®24 pour l’entreposage à sec de combustibles usés.
Un exemple de référence : les pièges à H2 utilisés pour maîtriser la radiolyse de déchets HA (poudres métalliques et coques) lors du démantèlement d’une installation de l’usine de La Hague, qui seront entreposés pour 20 ans. Un modèle du calcul de la cinétique de piégeage (validé par des données expérimentales) a permis de concevoir un piège sur mesure.
Orano NPS propose un service complet pour livrer votre piège à H2 sur mesure : de l’étude de faisabilité avec modèle de calcul spécifique à la conception détaillée et aux autorisations, jusqu’à la livraison finale !
• Avantages principaux :
- compatible avec le transport à sec et l’entreposage
- applicable à tout contenu qui relâche de l’H2
- marges de sûreté accrues pendant le transports, pour respecter le critère de « Limite Inférieure d’Inflammabilité » de l’H2 dans l’air (4 % à conditions ambiantes)
- pas de perte du volume utilisable pour les déchets du conteneur : produit compact et polyvalent, adaptable à plusieurs types de colis
- aucun besoin de rouvrir le conteneur
• Evacuations moins contraignantes grâce à la réduction du temps de séchage
• Prédictibilité élevée et efficacité pour de longues durées d’entreposage :
- l’hydrogène est complètement absorbé par le piège, sans relâchement à l’extérieur de l’espace fermé
- efficace à température et niveaux de radiation élevés
- l’état minéral de l’oxyde piégeant garantit l’absence de toute interaction chimique avec le contenu du colis, dans la majorité des environnements gazeux