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EP1393326A1 - Method for decontaminating surfaces or preventing contamination thereof by means of an exchange mechanism - Google Patents

Method for decontaminating surfaces or preventing contamination thereof by means of an exchange mechanism

Info

Publication number
EP1393326A1
EP1393326A1 EP02740826A EP02740826A EP1393326A1 EP 1393326 A1 EP1393326 A1 EP 1393326A1 EP 02740826 A EP02740826 A EP 02740826A EP 02740826 A EP02740826 A EP 02740826A EP 1393326 A1 EP1393326 A1 EP 1393326A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contaminants
chemical species
ions
groups
aqueous solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02740826A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franck Rouppert
Annie Rivoallan
Christophe Largeron
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Orano Demantelement SAS
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1393326A1 publication Critical patent/EP1393326A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • G21F9/002Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes
    • G21F9/004Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes of metallic surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a method for decontaminating contaminated surfaces, in particular metal surfaces. It applies to the decontamination, maintenance and dismantling of installations in the nuclear industry.
  • processes using chemical extraction are known, processes based on the installation of surface coatings, laser decontamination processes, physical and mechanical processes, thermal processes, suction processes and washing.
  • chemical extraction methods use erosion of the surface layers of the surface to be decontaminated to remove contamination from this surface. This can be obtained by acid erosion, dissolution in an acid medium or hydrogen peroxide, treatment with mixtures of alkaline salts, caustic treatments with using detergents, complexing with organic complexing agents, oxidation, redox and electro-polishing.
  • the objective is to achieve erosion of the surface layers of the surface to be decontaminated, for example oxide layers in the case of metals, which are the site of contamination.
  • the present invention specifically relates to a method for decontaminating a contaminated surface, which makes it possible to achieve the abovementioned objectives by using the complexing properties of this surface.
  • the method for decontaminating a surface, in particular a metal surface, contaminated by contaminants Z x is characterized in that the surface is brought into contact with an aqueous solution containing chemical species Z 2 likely to displace contaminants Z ⁇ by a exchange mechanism at the binding sites on the surface of the Z x contaminants so that the Z contaminants are replaced by the chemical species Z 2 at these binding sites, and the aqueous solution containing the Z x contaminants thus displaced is separated , from the decontaminated surface.
  • a mechanism is used to move the chemisorption equilibria of the contaminants Z x in the desired direction, that is to say of the release of said contaminants in the aqueous solution. This is facilitated by the fact that one can use the physicochemical properties of. the surface to be decontaminated, in particular its complexing behavior with respect to the contaminants Z x and the chemical species Z 2 .
  • None of the methods of the prior art uses such properties to displace contaminants in an aqueous solution, without at the same time resorting to abrasion or degradation of the surface to be decontaminated.
  • the binding sites of the contaminants Z on the contaminated surface consist of functional groups F present on this surface.
  • the physicochemical properties of a surface can be used to prevent contamination of this surface.
  • the subject of the invention is also a method of treating a surface in order to prevent the fixing on this surface of contaminants Z X / characterized in that the surface is brought into contact with an aqueous solution containing chemical species Z 2 capable of occupying the sites for fixing the contaminants Z x on this surface and which cannot then be displaced from these sites by the contaminants
  • chemical species Z 2 are used capable of reacting with these functional groups F, the chemical species Z 2 being such that the equilibrium constant K 2 of the reaction of these species with groups F is greater than the equilibrium constant Ki of the reaction of contaminants Z x with groups F.
  • the chemical species Z 2 capable of reacting chemically with the functional groups F are first chosen, then the constant is determined. of equilibrium K of the reaction of contaminants Z with the groups F and the equilibrium constants 2 of the chemical species Z 2 with the groups F, in order to retain the chemical species Z 2 for which K 2 is greater than K.
  • an aqueous solution containing these species is prepared at a concentration which can go as far as saturation in species Z 2 of this solution.
  • the solution is then applied to the surface to be treated by any known means such as soaking, spraying with or without pressure, and circulation on the surface to be treated.
  • the aqueous solution which has resulted in the desorbed contaminants Z is then separated from the decontaminated surface.
  • the decontaminated surface is then rinsed with water and dried.
  • the rinsing can be carried out with pure water and the drying can be carried out for example with compressed air.
  • the process of the invention can be used to decontaminate any material with complexing and / or adsorption properties, for example metals, metal alloys, plastics, polymers and even certain glasses.
  • the cesium binding sites are functional groups F constituted by CrO groups, and sodium ion Z 2 can be used as chemical species because the equilibrium constants K x and K 2 of the following reactions: Cr-OH + Cs + ⁇ ⁇ Cr-O-Cs + H + (K x )
  • the aqueous solution used for this decontamination is an aqueous solution of sodium ions. and / or potassium having a total concentration of Na + and / or K + ions of 10 "8 to 3 g / 1 approximately
  • the chemical species Z 2 which can be used are chosen in the same way, then a preparation is prepared. aqueous solution containing these chemical species Z 2 and this solution is brought into contact with the surface to be treated in order to saturate the possible sites for fixing the contaminants Z x with the chemical species Z x .
  • an aqueous sodium and / or potassium solution having a sodium and / or potassium concentration of 10 8 to 8 can also be used. 3 g / 1 to prevent the fixation of cesium or cobalt.
  • the process of the invention has many advantages. It is easy to implement and effective. It uses non-aggressive aqueous solutions with respect to the treated surfaces and has a selectivity with respect to the contaminants to be removed. Furthermore, it allows the surface properties of the treated material to be preserved; and it leads to effluents which are easy to manage because they can be evaporated and introduced for example into the vitrification circuit of installations for the reprocessing of spent nuclear fuels. In addition, it can be implemented in existing decontamination facilities.
  • FIG. 1 is a graph illustrating the evolution of the decontamination factor of a metal surface contaminated with cesium ions, as a function of the sodium content of the aqueous solution used for this decontamination.
  • the cesium concentration of the aqueous solution is determined after soaking to calculate the decontamination factor FD which corresponds to the ratio between the amounts of contaminant removed by the test solution and those removed by pure water.
  • the results obtained are shown in the appended FIG. 1 which illustrates the evolution of FD as a function of the sodium concentration (in mol.L "1 ).
  • the starting point of the curve refers to demineralized water.
  • the efficiency of cesium decontamination of the stainless steel surface is multiplied by a factor greater than 60.
  • the process of the invention makes it possible to obtain the removal of volatile cesium-type contamination. No change in the surface properties of the material is observed.

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Abstract

The invention relates to a method for decontaminating or preventing contamination of surfaces by an exchange mechanism. The method for decontaminating a surface contaminated by Z1 contaminants is characterized by bringing the surface into contact with an aqueous solution containing Z2 chemical species which can remove the Z1 contaminants by an exchange mechanism which is applied in the contaminated areas to the surface of the Z1 contaminants, so that the said Z1 contaminants are replaced by the chemical species Z2 in said areas and the aqueous solution containing the displaced Z1 contaminants is separated from the decontaminated surface.Said device is used to decontaminate stainless steel surfaces contaminated by caesium by means of Z2 chemical species made from Na+ ions.

Description

PROCEDE DE DECO TAMINATION OU DE PREVENTION DE LA CONTAMINATION DE SURFACES PAR UN MECANISME D'ECHANGE METHOD FOR DECO TAMINATION OR PREVENTION OF CONTAMINATION OF SURFACES BY AN EXCHANGE MECHANISM
DESCRIPTIONDESCRIPTION
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention a pour objet un procédé de décontamination de surfaces contaminées, en particulier de surfaces métalliques. Elle s'applique à la décontamination, à la maintenance et au démantèlement des installations de l'industrie nucléaire.The present invention relates to a method for decontaminating contaminated surfaces, in particular metal surfaces. It applies to the decontamination, maintenance and dismantling of installations in the nuclear industry.
Etat de la technique antérieure Les procédés de décontamination de surfaces utilisés notamment dans 1 ' industrie nucléaire font appel à divers mécanismes pour assurer cette décontamination .STATE OF THE PRIOR ART The methods of decontamination of surfaces used in particular in the nuclear industry call on various mechanisms to ensure this decontamination.
Ainsi, on connaît des procédés utilisant l'extraction chimique, des procédés basés sur la mise en place de revêtement de surface, des procédés de décontamination par laser, des procédés physiques et mécaniques, des procédés thermiques, des procédés par aspiration et des procédés de lavage. Parmi ces procédés, les procédés d'extraction chimique utilisent une érosion des couches superficielles de la surface à décontaminer pour évacuer de cette surface la contamination. Ceci peut être obtenu par érosion acide, dissolution en milieu acide ou peroxyde d'hydrogène, traitement par des mélanges de sels alcalins, traitements caustiques à l'aide de détergents, complexation par des agents complexants organiques, oxydation, oxydo-réduction et électro-polissage .Thus, processes using chemical extraction are known, processes based on the installation of surface coatings, laser decontamination processes, physical and mechanical processes, thermal processes, suction processes and washing. Among these methods, chemical extraction methods use erosion of the surface layers of the surface to be decontaminated to remove contamination from this surface. This can be obtained by acid erosion, dissolution in an acid medium or hydrogen peroxide, treatment with mixtures of alkaline salts, caustic treatments with using detergents, complexing with organic complexing agents, oxidation, redox and electro-polishing.
Dans tous ces procédés, l'objectif est de parvenir à une érosion des couches superficielles de la surface à décontaminer, par exemple des couches d'oxyde dans le cas de métaux, qui sont le siège de la contamination.In all these processes, the objective is to achieve erosion of the surface layers of the surface to be decontaminated, for example oxide layers in the case of metals, which are the site of contamination.
Dans les méthodes de lavage, on peut utiliser de l'eau chaude, de la vapeur d'eau, de la vapeur d'eau surchauffée ou de 1 ' eau sous très haute pression pour dissoudre les espèces chimiques contaminantes et également pour éroder les couches superficielles de la surface à décontaminer et éliminer ainsi la contamination. Les procédés de décontamination mentionnés ci-dessus sont décrits dans le document : "Decommissioning Technology Descriptions : Decontamination", DOE, 1er août 2000 [l] .In washing methods, hot water, steam, superheated steam or very high pressure water can be used to dissolve the contaminating chemical species and also to erode the layers surface of the surface to be decontaminated and thus eliminate contamination. The above-mentioned decontamination processes are described in the document: "Decommissioning Technology Descriptions: Decontamination", DOE, August 1, 2000 [1].
La plupart des procédés ci-dessus sont agressifs vis-à-vis de la surface à traiter et leur objectif est de retirer la couche passive ou la couche d'oxyde, siège de la contamination. Ils sont donc mal adaptés pour assurer la décontamination de maintenance et ne conviennent pas lorsque les propriétés de surface du matériau à décontaminer doivent être conservées. Ainsi, dans l'industrie du cycle du combustible nucléaire, on est confronté au problème de la décontamination d'aciers oxydés et contaminés pouvant présenter des couches d'oxyde superficielles très épaisses, lors de l'utilisation de procédés à haute température. Les procédés employés actuellement pour assurer cette décontamination sont le lavage par de l'eau déminéralisée sous pression et le sablage, mais ces procédés ne donnent pas entièrement satisfaction dans la mesure où le niveau de contamination résiduelle reste trop proche des limites maximales admises. De plus, ces procédés provoquent une abrasion de la surface .Most of the above methods are aggressive with respect to the surface to be treated and their objective is to remove the passive layer or the oxide layer, seat of contamination. They are therefore unsuitable for ensuring maintenance decontamination and are not suitable when the surface properties of the material to be decontaminated must be preserved. Thus, in the nuclear fuel cycle industry, we are faced with the problem of decontaminating oxidized and contaminated steels which may have very thick surface oxide layers, when using high temperature processes. The processes currently used to ensure this decontamination are washing with demineralized water under pressure and sandblasting, but these methods are not entirely satisfactory insofar as the level of residual contamination remains too close to the maximum permitted limits. In addition, these methods cause abrasion of the surface.
Il serait donc intéressant de pouvoir disposer de procédés de décontamination de surfaces, en particulier de surfaces métalliques, permettant : - de conserver les propriétés de la surface,It would therefore be interesting to be able to have methods for decontaminating surfaces, in particular metal surfaces, making it possible: - to preserve the properties of the surface,
- d'utiliser les équipements de décontamination existants,- use existing decontamination equipment,
- d'être d'un faible coût,- to be of low cost,
- de prolonger la durée de vie des équipements en zone nucléaire,- to extend the life of equipment in the nuclear zone,
- de limiter les doses intégrées par le personnel d ' intervention,- to limit the doses integrated by the intervention personnel,
- de conduire à des effluents faciles à gérer, et- lead to manageable effluents, and
- d'avoir un faible impact sur l'environnement.- have a low impact on the environment.
Exposé de 1 ' inventionStatement of the invention
La présente invention a précisément pour objet un procédé de décontamination d'une surface contaminée, qui permet d'atteindre les objectifs précités en utilisant les propriétés complexantes de cette surface. Selon l'invention, le procédé de décontamination d'une surface, notamment d'une surface métallique, contaminée par des contaminants Zx est caractérisé par le fait que 1 ' on met en contact la surface avec une solution aqueuse contenant des espèces chimiques Z2 susceptibles de déplacer les contaminants Zλ par un mécanisme d'échange au niveau des sites de fixation sur la surface des contaminants Zx de sorte que les contaminants Z sont remplacés par les espèces chimiques Z2 sur ces sites de fixation, et on sépare la solution aqueuse contenant les contaminants Zx ainsi déplacés, de la surface décontaminée.The present invention specifically relates to a method for decontaminating a contaminated surface, which makes it possible to achieve the abovementioned objectives by using the complexing properties of this surface. According to the invention, the method for decontaminating a surface, in particular a metal surface, contaminated by contaminants Z x is characterized in that the surface is brought into contact with an aqueous solution containing chemical species Z 2 likely to displace contaminants Z λ by a exchange mechanism at the binding sites on the surface of the Z x contaminants so that the Z contaminants are replaced by the chemical species Z 2 at these binding sites, and the aqueous solution containing the Z x contaminants thus displaced is separated , from the decontaminated surface.
Dans ce procédé, on met en œuvre un mécanisme de déplacement des équilibres de chimisorption des contaminants Zx dans le sens souhaité, c'est-à-dire du relâchement desdits contaminants dans la solution aqueuse. Ceci est facilité par le fait que l'on peut utiliser les propriétés physico-chimiques de. la surface à décontaminer, en particulier son comportement complexant vis-à-vis des contaminants Zx et des espèces chimiques Z2.In this process, a mechanism is used to move the chemisorption equilibria of the contaminants Z x in the desired direction, that is to say of the release of said contaminants in the aqueous solution. This is facilitated by the fact that one can use the physicochemical properties of. the surface to be decontaminated, in particular its complexing behavior with respect to the contaminants Z x and the chemical species Z 2 .
Aucun des procédés de l'art antérieur n'utilise de telles propriétés pour déplacer des contaminants dans une solution aqueuse, sans recourir parallèlement à une abrasion ou une dégradation de la surface à décontaminer.None of the methods of the prior art uses such properties to displace contaminants in an aqueous solution, without at the same time resorting to abrasion or degradation of the surface to be decontaminated.
Généralement les sites de fixation des contaminants Z sur la surface contaminée sont constitués par des groupes fonctionnels F présents sur cette surface. Dans ce cas, on utilise des espèces chimiques Z2 capables de réagir avec ces groupes fonctionnels F, les espèces chimiques Z2 étant telles que la constante d'équilibre K2 de la réaction de ces espèces avec les groupes F est supérieure à la constante d'équilibre Ki de la réaction des contaminants Zx avec les groupes F. Selon une variante de l'invention, on peut utiliser les propriétés physico-chimiques d'une surface pour prévenir la contamination de cette surface.Generally, the binding sites of the contaminants Z on the contaminated surface consist of functional groups F present on this surface. In this case, use is made of chemical species Z 2 capable of reacting with these functional groups F, the chemical species Z 2 being such that the equilibrium constant K 2 of the reaction of these species with the groups F is greater than the constant equilibrium Ki of the reaction of contaminants Z x with groups F. According to a variant of the invention, the physicochemical properties of a surface can be used to prevent contamination of this surface.
Aussi, l'invention a également pour objet un procédé de traitement d'une surface afin de prévenir la fixation sur cette surface de contaminants ZX / caractérisé en ce que l'on met la surface en contact avec une solution aqueuse contenant des espèces chimiques Z2 capables d'occuper les sites de fixation des contaminants Zx sur cette surface et ne pouvant pas être déplacés ensuite de ces sites par les contaminantsAlso, the subject of the invention is also a method of treating a surface in order to prevent the fixing on this surface of contaminants Z X / characterized in that the surface is brought into contact with an aqueous solution containing chemical species Z 2 capable of occupying the sites for fixing the contaminants Z x on this surface and which cannot then be displaced from these sites by the contaminants
Zi-Zi
Lorsque les sites de fixation des contaminants Z sont constitués par des groupes fonctionnels F présents sur cette surface, on utilise des espèces chimiques Z2 capables de réagir avec ces groupes fonctionnels F, les espèces chimiques Z2 étant telles que la constante d'équilibre K2 de la réaction de ces espèces avec les groupes F est supérieure à la constante d'équilibre Ki de la réaction des contaminants Zx avec les groupes F.When the binding sites of the contaminants Z are constituted by functional groups F present on this surface, chemical species Z 2 are used capable of reacting with these functional groups F, the chemical species Z 2 being such that the equilibrium constant K 2 of the reaction of these species with groups F is greater than the equilibrium constant Ki of the reaction of contaminants Z x with groups F.
Pour mettre en œuvre les procédés de l'invention, il convient donc d'avoir des éléments sur les propriétés complexantes de la surface à traiter vis-à- vis des contaminants Zl, et de sélectionner ensuite les espèces Z2 qui seront susceptibles de déplacer les contaminants Z de la surface à décontaminer.To implement the methods of the invention, it is therefore necessary to have elements on the complexing properties of the surface to be treated with respect to the Zl contaminants, and then to select the Z 2 species which will be liable to displace the Z contaminants of the surface to be decontaminated.
Lorsque la fixation des contaminants Z est effectuée sur des sites constitués par des groupements fonctionnels F, on choisit tout d'abord les espèces chimiques Z2 capables de réagir chimiquement avec les groupes fonctionnels F, puis on détermine la constante d'équilibre K de la réaction des contaminants Z avec les groupes F et les constantes d'équilibre 2 des espèces chimiques Z2 avec les groupes F, afin de retenir les espèces chimiques Z2 pour lesquelles K2 est supérieur à K .When the fixing of the contaminants Z is carried out on sites constituted by functional groups F, the chemical species Z 2 capable of reacting chemically with the functional groups F are first chosen, then the constant is determined. of equilibrium K of the reaction of contaminants Z with the groups F and the equilibrium constants 2 of the chemical species Z 2 with the groups F, in order to retain the chemical species Z 2 for which K 2 is greater than K.
Lorsque l'on a choisi les espèces chimiques Z2 susceptibles d'assurer la décontamination, on prépare une solution aqueuse contenant ces espèces à une concentration qui peut aller jusqu'à la saturation en espèces Z2 de cette solution.When the chemical species Z 2 capable of decontamination have been chosen, an aqueous solution containing these species is prepared at a concentration which can go as far as saturation in species Z 2 of this solution.
On applique alors la solution sur la surface à traiter par tout moyen connu tel que trempage, aspersion avec ou sans pression, et mise en circulation sur la surface à traiter. On sépare ensuite la solution aqueuse ayant entraîné les contaminants Z désorbés de la surface décontaminée .The solution is then applied to the surface to be treated by any known means such as soaking, spraying with or without pressure, and circulation on the surface to be treated. The aqueous solution which has resulted in the desorbed contaminants Z is then separated from the decontaminated surface.
De préférence, on soumet ensuite la surface décontaminée à un rinçage à 1 ' eau et à un séchage . Le rinçage peut être effectué à l'eau pure et le séchage peut être effectué par exemple à l'air comprimé.Preferably, the decontaminated surface is then rinsed with water and dried. The rinsing can be carried out with pure water and the drying can be carried out for example with compressed air.
Le procédé de l'invention peut être utilisé pour décontaminer n'importe quel matériau ayant des propriétés complexantes et/ou d' adsorption, par exemple des métaux, des alliages métalliques, des plastiques, des polymères et même certains verres .The process of the invention can be used to decontaminate any material with complexing and / or adsorption properties, for example metals, metal alloys, plastics, polymers and even certain glasses.
Il s'applique à la dësorption de tout contaminant fixé sur le matériau par réaction chimique ou physicochimique. A titre d'exemples de contaminants susceptibles d'être déplacés par ce procédé, on peut citer les ions métalliques, en particulier les ions Cs+, Ag+, Pb2+, Cd2+, ...It applies to the desorption of any contaminant fixed on the material by chemical or physicochemical reaction. As examples of contaminants capable of being displaced by this process, one can mention the metal ions, in particular the Cs + ions, Ag + , Pb 2+ , Cd 2+ , ...
Lorsque les contaminants Zx sont des ions, on utilise des espèces chimiques Z2 également constituées par des ions afin de déplacer les contaminants par un mécanisme d'échange d'ions.When the contaminants Z x are ions, chemical species Z 2 are also used which are ions, in order to displace the contaminants by an ion exchange mechanism.
A titre d'exemple, on peut traiter par le procédé de 1 ' invention une surface métallique en acier inoxydable contaminée par du césium ou du cobalt . Dans ce cas, les sites de fixation du césium sont des groupes fonctionnels F constitués par des groupes CrO, et l'on peut utiliser comme espèce chimique Z2 des ions sodium car les constantes d'équilibre Kx et K2 des réactions suivantes : Cr-O-H + Cs+ ≈± Cr-O-Cs + H+ (Kx)For example, one can treat by the process of one invention a stainless steel metal surface contaminated with cesium or cobalt. In this case, the cesium binding sites are functional groups F constituted by CrO groups, and sodium ion Z 2 can be used as chemical species because the equilibrium constants K x and K 2 of the following reactions: Cr-OH + Cs + ≈ ± Cr-O-Cs + H + (K x )
Cr-O-H + Na+ ^ Cr-O-Na + H+ (K2) de formation des composés Cr-0-Cs et Cr-O-Na sont telles que K2 est supérieur à Kx .Cr-OH + Na + ^ Cr-O-Na + H + (K 2 ) for the formation of the compounds Cr-0-Cs and Cr-O-Na are such that K 2 is greater than K x .
De ce fait, on obtient un échange des ions césium par les ions sodium selon le schéma réactionnel suivant :Therefore, an exchange of cesium ions by sodium ions is obtained according to the following reaction scheme:
Cr-O-Cs + Na+ → Cr-O-Na + Cs+ Cette réaction montre qu'en incorporant à la phase aqueuse décontaminante un ion Na+, l'efficacité de la décontamination d'une surface par de l'eau peut être améliorée .Cr-O-Cs + Na + → Cr-O-Na + Cs + This reaction shows that by incorporating a Na + ion into the decontaminating aqueous phase, the effectiveness of the decontamination of a surface with water can be improved.
Généralement, la solution aqueuse utilisée pour cette décontamination est une solution aqueuse d'ions sodium . et/ou potassium ayant une concentration totale en ions Na+ et/ou K+ de 10"8 à 3 g/1 environ Lorsqu'on utilise le procédé conforme à l'invention de traitement d'une surface pour prévenir la fixation sur cette surface de contaminants Z , on choisit les espèces chimiques Z2 susceptibles d'être utilisés, de la même façon, puis on prépare une solution aqueuse contenant ces espèces chimiques Z2 et l'on met cette solution en contact avec la surface à traiter pour saturer les sites possibles de fixation des contaminants Zx avec les espèces chimiques Zx . Dans le cas d'une surface en acier inoxydable susceptible d'être contaminée par du césium ou du cobalt, on peut utiliser également une solution aqueuse de sodium et/ou de potassium ayant une concentration en sodium et/ou potassium de 10"8 à 3 g/1 pour empêcher la fixation du césium ou du cobalt.Generally, the aqueous solution used for this decontamination is an aqueous solution of sodium ions. and / or potassium having a total concentration of Na + and / or K + ions of 10 "8 to 3 g / 1 approximately When the process in accordance with the invention for treating a surface is used to prevent the attachment of contaminants Z to this surface, the chemical species Z 2 which can be used are chosen in the same way, then a preparation is prepared. aqueous solution containing these chemical species Z 2 and this solution is brought into contact with the surface to be treated in order to saturate the possible sites for fixing the contaminants Z x with the chemical species Z x . In the case of a stainless steel surface liable to be contaminated by cesium or cobalt, an aqueous sodium and / or potassium solution having a sodium and / or potassium concentration of 10 8 to 8 can also be used. 3 g / 1 to prevent the fixation of cesium or cobalt.
Le procédé de 1 ' invention présente de nombreux avantages. Il est facile à mettre en œuvre et efficace. Il utilise des solutions aqueuses non agressives vis-à- vis des surfaces traitées et présente une sélectivité vis-à-vis des contaminants à éliminer. Par ailleurs, il permet de conserver les propriétés de surface du matériau traité ; et il conduit à des effluents faciles à gérer car on peut les évaporer et les introduire par exemple dans le circuit de vitrification des installations de retraitement de combustibles nucléaires usés. De plus, il peut être mis en œuvre dans les installations de décontamination existantes.The process of the invention has many advantages. It is easy to implement and effective. It uses non-aggressive aqueous solutions with respect to the treated surfaces and has a selectivity with respect to the contaminants to be removed. Furthermore, it allows the surface properties of the treated material to be preserved; and it leads to effluents which are easy to manage because they can be evaporated and introduced for example into the vitrification circuit of installations for the reprocessing of spent nuclear fuels. In addition, it can be implemented in existing decontamination facilities.
D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence au dessin annexé .Other characteristics and advantages of the invention will appear better on reading the description which follows, given of course by way of illustrative and not limiting, with reference to the accompanying drawing.
Brève description du dessinBrief description of the drawing
La figure 1 est un graphique illustrant l'évolution du facteur de décontamination d'une surface métallique contaminée par des ions césium, en fonction de la teneur en sodium de la solution aqueuse utilisée pour cette décontamination.FIG. 1 is a graph illustrating the evolution of the decontamination factor of a metal surface contaminated with cesium ions, as a function of the sodium content of the aqueous solution used for this decontamination.
Exposé détaillé d'un mode de réalisationDetailed description of an embodiment
On décrit ci-après l'utilisation du procédé de l'invention pour décontaminer une. aurface métallique en aciex inoxydable contaminée par du césium, en utilisant des ions Na+ pour déplacer les ions Cs+ de la surface par le mécanisme d'échange d'ions décrit précédemment.The following describes the use of the process of the invention to decontaminate a. metal surface in stainless steel contaminated by cesium, using Na + ions to displace Cs + ions from the surface by the ion exchange mechanism described above.
Pour cette opération, on utilise une solution aqueuse de NaOH et on étudie l'influence de la concentration en sodium sur le facteur de décontamination FD .For this operation, an aqueous solution of NaOH is used and the influence of the sodium concentration on the decontamination factor FD is studied.
On utilise plusieurs échantillons d'acier inoxydable contaminés par du césium et on les trempe pendant 24 heures dans des solutions aqueuses de NaOH ayant des concentrations croissantes en sodium, allant de 5.10"9 mol.L"1 à 2.10"5 mol/L"1.Several samples of stainless steel contaminated with cesium are used and they are soaked for 24 hours in aqueous NaOH solutions having increasing sodium concentrations, ranging from 5.10 "9 mol.L " 1 to 2.10 "5 mol / L " 1 .
Dans chaque cas, on détermine la concentration en césium de la solution aqueuse après trempage pour calculer le facteur de décontamination FD qui correspond au rapport entre les quantités de contaminant retirées par la solution à tester et celles retirées par l'eau pure. Les résultats obtenus sont représentés sur la figure 1 annexée qui illustre l'évolution de FD en fonction de la concentration en sodium (en mol.L"1) .In each case, the cesium concentration of the aqueous solution is determined after soaking to calculate the decontamination factor FD which corresponds to the ratio between the amounts of contaminant removed by the test solution and those removed by pure water. The results obtained are shown in the appended FIG. 1 which illustrates the evolution of FD as a function of the sodium concentration (in mol.L "1 ).
Sur cette figure, le point de départ de la courbe se réfère à l'eau déminéralisée. Ainsi, on voit qu'en ajoutant une faible quantité d'ions sodium dans de l'eau déminéralisée, l'efficacité de décontamination en césium de la surface d'acier inoxydable est multipliée par un facteur supérieur à 60. Ainsi, le procédé de l'invention permet d'obtenir le retrait de la contamination volatile de type césium. On n'observe aucune modification des propriétés de surface du matériau.In this figure, the starting point of the curve refers to demineralized water. Thus, it can be seen that by adding a small quantity of sodium ions to demineralized water, the efficiency of cesium decontamination of the stainless steel surface is multiplied by a factor greater than 60. Thus, the process of the invention makes it possible to obtain the removal of volatile cesium-type contamination. No change in the surface properties of the material is observed.
Lorsque l'on utilise ce procédé dans l'industrie du cycle du combustible nucléaire, il devient possible d'abaisser la contamination surfacique résiduelle en fin de traitement très en dessous des normes admises et donc :When this process is used in the nuclear fuel cycle industry, it becomes possible to lower the residual surface contamination at the end of treatment far below the accepted standards and therefore:
- de se limiter à une seule opération de décontamination, et- be limited to a single decontamination operation, and
- de réduire les coûts d'exploitation de 1 ' usine . - reduce the operating costs of the plant.
REFERENCE CITEEREFERENCE CITED
[1] Decommissioning Technology Descriptions Decontamination", DOE, 1er août 2000 [1] Decommissioning Technology Descriptions Decontamination ", DOE, August 1, 2000

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de décontamination d'une surface contaminée par des contaminants Z , caractérisé en ce que l'on met en contact la surface avec une solution aqueuse contenant des espèces chimiques Z2 susceptibles de déplacer les contaminants Z par un mécanisme d'échange au niveau des sites de fixation sur la surface des contaminants Zx de sorte que les contaminants Zx sont remplacés par les espèces chimiques Z2 sur ces sites de fixation , et on sépare la solution aqueuse contenant les contaminants Zx ainsi déplacés, de la surface décontaminée.1. Process for decontaminating a surface contaminated by contaminants Z, characterized in that the surface is brought into contact with an aqueous solution containing chemical species Z 2 capable of displacing the contaminants Z by an exchange mechanism level of the attachment sites on the surface of the contaminants Z x so that the contaminants Z x are replaced by the chemical species Z 2 on these attachment sites, and the aqueous solution containing the contaminants Z x thus displaced is separated from the surface decontaminated.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les sites de fixation des contaminants Z sur la surface contaminée étant constitués par des groupes fonctionnels F présents sur cette surface, on utilise des espèces chimiques Z2 capables de réagir avec ces groupes fonctionnels F, les espèces chimiques Z2 étant telles que la constante d'équilibre K2 de la réaction de ces espèces avec les groupes F est supérieure à la constante d' équilibre K de la réaction des contaminants Zi avec les groupes F.2. Method according to claim 1, in which the attachment sites of the contaminants Z on the contaminated surface being constituted by functional groups F present on this surface, chemical species Z 2 capable of reacting with these functional groups F are used, the chemical species Z 2 being such that the equilibrium constant K 2 of the reaction of these species with the F groups is greater than the equilibrium constant K of the reaction of the contaminants Zi with the F groups.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel on soumet ensuite la surface décontaminée à un rinçage à 1 ' eau et à un séchage . 3. Method according to any one of claims 1 and 2, in which the decontaminated surface is then subjected to rinsing with water and drying.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les contaminants Zx et les espèces chimiques Z2 sont des ions.4. Method according to any one of claims 1 to 3, in which the contaminants Z x and the chemical species Z 2 are ions.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la surface est une surface métallique.5. Method according to any one of claims 1 to 4, in which the surface is a metallic surface.
6 . Procédé selon la revendication 5, dans lequel la surface métallique est en acier inoxydable.6. A method according to claim 5, wherein the metal surface is stainless steel.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les groupes fonctionnels F sont des groupes. CrO, les contaminants Zx sont des ions césium ou cobalt et les espèces chimiques Z2 sont des ions sodium et/ou potassium.7. Method according to claim 6, in which the functional groups F are groups. CrO, the contaminants Z x are cesium or cobalt ions and the chemical species Z 2 are sodium and/or potassium ions.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la solution aqueuse est une solution d'ions Na+ et/ou K+ ayant une concentration totale en sodium et/ou potassium de 10"8 à 3 g/1.8. Method according to claim 7, in which the aqueous solution is a solution of Na + and/or K + ions having a total sodium and/or potassium concentration of 10 "8 to 3 g/1.
9. Procédé de traitement d'une surface afin de prévenir la fixation sur cette surface de contaminants Zi, caractérisé en ce que l'on met la surface en contact avec une solution aqueuse contenant des espèces chimiques Z2 capables d'occuper les sites de fixation des contaminants Z sur cette surface et ne pouvant pas être déplacés ensuite de ces sites par les contaminants Z . 9. Process for treating a surface in order to prevent the fixation on this surface of contaminants Zi, characterized in that the surface is brought into contact with an aqueous solution containing chemical species Z 2 capable of occupying the sites of fixation of the Z contaminants on this surface and cannot then be displaced from these sites by the Z contaminants.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel les sites de fixation des contaminants Z étant constitués par des groupes fonctionnels F présents sur cette surface, on utilise des espèces chimiques Z2 capables de réagir avec ces groupes fonctionnels F, les espèces chimiques Z2 étant telles que la constante d'équilibre K2 de la réaction de ces espèces avec les groupes F est supérieure à la constante d'équilibre Kx de la réaction des contaminants Zx avec les groupes F.10. Method according to claim 9, in which the attachment sites of the contaminants Z being constituted by functional groups F present on this surface, chemical species Z 2 capable of reacting with these functional groups F are used, the chemical species Z 2 being such that the equilibrium constant K 2 of the reaction of these species with the F groups is greater than the equilibrium constant K x of the reaction of the contaminants Z x with the F groups.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, dans lequel les contaminants Zx et les espèces chimiques Z2 sont des ions .11. Method according to any one of claims 9 and 10, in which the contaminants Z x and the chemical species Z 2 are ions.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel la surface est une surface métallique.12. Method according to any one of claims 9 to 11, in which the surface is a metallic surface.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la surface métallique est en acier inoxydable.13. Method according to claim 12, wherein the metal surface is made of stainless steel.
1 . Procédé selon la revendication 13 , dans lequel les groupes fonctionnels F sont des groupes CrO, les contaminants Z sont des ions césium ou cobalt et les espèces chimiques Z2 sont des ions sodium et/ou potassium.1. Process according to claim 13, in which the functional groups F are CrO groups, the contaminants Z are cesium or cobalt ions and the chemical species Z 2 are sodium and/or potassium ions.
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel la solution aqueuse est une solution d'ions Na+ et/ou K+ ayant une concentration en sodium et/ou potassium de15. Method according to claim 14, in which the aqueous solution is a solution of Na + and/or K + ions having a sodium and/or potassium concentration of
10~8 à 3 g/1. 10 ~8 to 3 g/1.
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