FR3131373A1 - Installation de prélèvement d'échantillons d'effluents gazeux radioactifs - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à une installation (I) de prélèvement d'échantillons d'effluents gazeux radioactifs, lesquels sont contenus dans un réservoir de stockage (RES), caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif (DIS) comprenant au moins les équipements suivants :
- au moins un filtre (18) configuré pour piéger les aérosols contenus dans lesdits effluents ;
- au moins un piège à halogène (19) configuré pour piéger au moins un halogène contenu dans lesdits effluents ;
- au moins un barboteur (12) contenant de l'eau, configuré pour piéger le tritium contenu dans lesdits effluents ;
- au moins un conteneur de réception (XEN) d'une fraction des effluents contenus dans ledit réservoir de stockage (RES),
lesdits équipements étant reliés audit réservoir de stockage (RES),
et qu'elle comporte des moyens pour connecter et déconnecter sélectivement lesdits équipements audit réservoir (RES), c'est-à-dire pour faire circuler lesdits effluents, respectivement empêcher la circulation desdits effluents au travers/dans lesdits équipements.
Figure pour l’abrégé : figure 2
Description
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
Le domaine de la présente invention est celui des effluents radioactifs sous forme gazeuse, qui sont générés par la production d'électricité dans des centrales nucléaires.
Il est bien connu que des effluents radioactifs sous forme solide, liquide ou gazeuse sont générés par la production d'électricité dans des centrales nucléaires.
A l'heure actuelle, il existe selon les pays et les types de centrales nucléaires, plusieurs stratégies de rejet des effluents gazeux.
Ainsi, certaines centrales ne nécessitent pas de stocker au préalable les gaz à rejeter. En effet, dans ces centrales nucléaires, il est procédé d’abord en continu à un contrôle des gaz et ensuite à leur rejet, dès lors que ces derniers respectent les normes en vigueur.
En revanche, dans toutes les autres centrales nucléaires, majoritaires dans le parc mondial, où l’autorité compétente du pays concerné fait appliquer des normes de rejet, on procède, dans une première étape, à un prélèvement d’un échantillon de gaz et, dans une seconde étape, à un contrôle de celui-ci qui permet, in fine, l’autorisation de rejet du gaz dans l’atmosphère.
Mais les dispositifs actuels qui permettent d'atteindre ce but présentent notamment les inconvénients suivants :
- Encombrement et poids des matériels mis en œuvre ;
- Diversité des matériels existants, limitant la possibilité de faire un retour d’expérience efficace en matière de qualité des prélèvements et de maintenance ;
- Utilisation d’un même échantillon de gaz parcourant les différents supports de prélèvement, de sorte que les remontées d’informations auprès du laboratoire chargé de l'analyse des gaz ne comprennent pas les quantités précises de gaz traités à chaque prélèvement.
Cette situation conduit à une analyse entachée d’erreurs, ce qui peut nuire à l’évaluation des critères d’autorisation de rejet dans l’atmosphère.
L’un des risques est de sous-évaluer l’activité radioactive des gaz et de procéder à des rejets indus.
Par ailleurs, même si une surévaluation reste en pratique en deçà des critères de rejets, cela conduirait à des bilans comptables faussés, car surévalués, amenant l’exploitant à des actions superflus de contrôles sur les procédés de l’installation de production et sur les capacités de stockage disponibles.
La présente invention a pour but d’apporter une solution simple, pratique à l’ensemble de ces problèmes.
Ainsi, un premier aspect de l’invention se rapporte à une installation de prélèvement d'échantillons d'effluents gazeux radioactifs, lesquels sont contenus dans un réservoir de stockage, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif comprenant au moins les équipements suivants :
- au moins un filtre configuré pour piéger les aérosols contenus dans lesdits effluents ;
- au moins un piège à halogène configuré pour piéger au moins un halogène contenu dans lesdits effluents ;
- au moins un barboteur contenant de l'eau, configuré pour piéger le tritium contenu dans lesdits effluents ;
- au moins un conteneur de réception d'une fraction des effluents contenus dans ledit réservoir de stockage,
lesdits équipements étant reliés audit réservoir de stockage,
et qu'elle comporte des moyens pour connecter et déconnecter sélectivement lesdits équipements audit réservoir, c'est-à-dire pour faire circuler lesdits effluents, respectivement empêcher la circulation desdits effluents au travers/dans lesdits équipements.
Grâce à l'invention, on parvient à mettre en œuvre des contrôles corrects, précis et pleinement valables de chaque espèce chimique, sans que cela ne complique particulièrement la tâche des opérateurs.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de cette installation, prises seules ou selon une combinaison quelconque techniquement compatible d’au moins deux d’entre elles :
- ledit au moins un piège à halogène comprend un piège à iode ;
- ledit conteneur de réception d'une fraction des effluents contenus dans ledit réservoir de stockage est à la même pression que celle qui règne à l'intérieur dudit réservoir de stockage ;
- ledit piège à iode comporte au moins une cartouche à charbon actif ;
- ledit au moins un filtre est configuré pour piéger le cobalt et le césium sous la forme de leurs différents isotopes ;
- elle comprend au moins une ligne de purge des effluents gazeux antérieurement présents dans ledit dispositif.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, au moins un mode de réalisation possible.
Sur ces dessins :
la est un schéma illustrant de manière très simplifiée l'installation selon l'invention, ainsi que les opérations qui découlent de son utilisation ;
la est un schéma plus détaillé d'un exemple de réalisation de l'installation de l'invention ;
la est un schéma encore plus détaillé d'un exemple de réalisation de l'installation de l'invention.
Dans l'ensemble du présent texte, les centrales nucléaires concernées sont celles qui nécessitent le prélèvement d’un échantillon de gaz destiné à être contrôlé, aux fins de décision de rejet du gaz stocké. Ces centrales nucléaires disposent de réservoirs (lesquels sont aussi appelés bâches) de stockage d’effluents gazeux radioactifs.
Comme indiqué plus haut, ces effluents gazeux radioactifs sont issus de l’exploitation des centrales nucléaires.
Ils doivent être évacués à l'air libre par des cheminées, mais avant ce rejet, en respect de la réglementation, il est nécessaire de quantifier les activités radioactives volumiques (mesurées habituellement en Bq/m3) des aérosols, des halogènes, et des gaz (dont le tritium) qui les composent, gaz dont la méthode de mesure est particulière.
La présente installation vise donc à échantillonner ces effluents gazeux de manière représentative du gaz contenu dans la bâche.
Dans l'ensemble du présent document, le terme gaz, qu'il soit utilisé au singulier ou au pluriel, désigne les effluents gazeux radioactifs mentionnés plus haut.
La est une illustration générale de l’installation I selon l'invention. Elle comprend un réservoir de stockage d'effluents gazeux radioactifs RES, qui contient les effluents gazeux à rejeter dans l’atmosphère ATM après qu’un ensemble d’éléments PRE qui caractérisent les gaz contenus dans le réservoir RES, soit obtenu par des prélèvements effectués à l'aide d'un dispositif DIS. Cet ensemble d'éléments PRE (qui est illustré ici à titre non limitatif par un filtre, un piège à iode, de l'eau contenue dans des barboteurs et un échantillon de gaz à la pression du réservoir RES) est destiné à une analyse en laboratoire LAB, afin de déterminer si les gaz présents dans le réservoir RES respectent les critères réglementaires CRI de rejet dans l’atmosphère ATM.
La illustre, selon un mode de réalisation possible, des équipements que le dispositif DIS comprend. Il s'agit en l'occurrence :
- d'au moins d'un filtre 18 destiné au piégeage d’aérosols contenus dans les effluents gazeux ;
- d'au moins un piège 19 destiné au piégeage des halogènes comprenant, entre autres, l’iode ;
- d'au moins un barboteur 12, ce dernier étant conçu pour piéger dans de l'eau, le tritium contenu dans les effluents ;
- d'au moins un conteneur XEN de réception d'un échantillon de gaz prélevé du réservoir RES (sous pression), de sorte à ce que ce dernier est à la pression du réservoir RES.
Cet échantillon est destiné à permettre de comptabiliser la quantité des gaz rares tels le xénon.
Sur cette figure, on a représenté également la ligne de rejet dans l’atmosphère ATM après accord, c’est-à-dire après l’acceptabilité de mesures effectuées en laboratoire, sur la base des supports de prélèvements que permettent de réaliser le filtre 18, le piège 19, le(s) barboteur(s) 12, ainsi que le conteneur XEN.
Toujours en référence à la , la technique de prélèvement, à l'aide du dispositif DIS, des supports de prélèvement PRE comprenant le filtre 18, le piège à iode 19, l’eau des barboteurs 12, l’échantillon de gaz contenu dans le conteneur XEN (par exemple d'un volume de 0,5 litre) peut se dérouler selon les quatre étapes principales suivantes, lesquelles sont mises en œuvre via l’actionnement de vannes 5,6, 7 et 9 :
Purge de la ligne d’échantillonnage PUR1 afin d'évacuer le gaz initialement contenu dans la tuyauterie d’échantillonnage.
Prélèvement du tritium en faisant passer le gaz provenant du réservoir RES dans au moins un barboteur 12 rempli d’eau pure, ce barboteur contenant un diffuseur destiné à piéger le tritium contenu dans le gaz et à comptabiliser le volume de gaz qui a traversé, via un compteur COM Vol1, afin d'obtenir, lors de l’analyse ultérieure, une activité radioactive volumique en tritium, mesurée en général en Bq/m3.
Prélèvements successifs des aérosols à l'aide du filtre 18 et des halogènes, à l'aide du piège 19. Typiquement, le filtre de piégeage des aérosols peut être constitué d’un papier du type de ceux commercialisés par la société Bernard DUMAS. Le piège 19 comprend par exemple une cartouche de charbon actif qui permet de piéger les halogènes, dont l’iode.
On pourra ainsi, après analyse, obtenir une activité volumique des aérosols tels le cobalt, le césium, etc. (sous la forme de leurs différents isotopes) et une activité volumique des halogènes (iode principalement).
Prélèvement d’une faible quantité de gaz à l'aide du conteneur XEN, par exemple de l’ordre de quelques dizaines de décilitres à quelques litres, selon les pratiques de l’exploitant.
Ce prélèvement est destiné à quantifier l’activité radioactive de chacun des gaz rares présents dans l’échantillon prélevé. L’objectif est de déterminer l’activité radioactive totale de chaque gaz rare relâché dans l’atmosphère, tels par exemple le xénon, le krypton, etc. (sous la forme de leurs différents isotopes).
L’utilisation des vannes d’isolement 5, 6, 7 et 9 permet de contrôler la direction du gaz dans le dispositif DIS. La vanne 6 est une vanne sélective qui peut être soit en position fermée (pas de passage de gaz), soit orientée vers la sortie aérosol, pour la comptabilisation des aérosols/halogènes, ou encore orientée vers la sortie des gaz filtrés. Cette vanne 6 apporte un avantage car elle permet d’éviter le branchement/débranchement de flexibles.
La est un schéma encore plus détaillé d'un exemple de réalisation de l'installation de l'invention.
Sur cette figure, les références ci-dessous ont les significations suivantes :
1 : Débitmètre (tel qu'un rotamètre) d'aérosol (permettant de réguler le débit et de vérifier le bon passage du gaz).
2 : Débitmètre (tel qu'un rotamètre) de tritium (permettant de réguler le débit et de vérifier le bon passage du gaz).
3 : Débitmètre (tel qu'un rotamètre) de gaz (permettant de réguler le débit et de vérifier le bon passage du gaz).
4 : Porte filtre amovible comprenant un filtre et une cartouche de charbon actif.
5 : Vanne d’isolement de la voie tritium.
6 : Vanne sélectrice à 3 états (fermée / vers sortie aérosol / vers sortie gaz filtré).
7 : Vanne d’isolement de la voie aérosol.
8 : Détendeur qui, selon son ouverture, de totalement fermée à totalement ouverte, permet la régulation de la pression dans le dispositif DIS, en le faisant passer de la pression du réservoir RES à la pression atmosphérique.
9 : Vanne d’isolement de la voie gaz non filtré.
10 : Raccord de sortie gaz pour le branchement d’un flexible vers une cheminée d'évacuation ou vers le conteneur de gaz à prélever.
11 : Raccord pour le branchement du flexible d’arrivée du réservoir à prélever.
12 : Ensemble des deux barboteurs pour le piégeage du tritium contenant de l’eau pure qui « barbote » par passage du gaz au travers de verres frittés.
13 : Raccord de sortie voie tritium pour le branchement d’un flexible vers l’entrée du compteur tritium en vue de la comptabilisation du volume passé.
14 : Raccord de sortie voie aérosol pour le branchement d’un flexible vers l’entrée du compteur aérosol en vue de la comptabilisation du volume passé.
15 : Raccord de branchement du flexible venant du raccord 13.
16 : Raccord de branchement du flexible venant du raccord 14.
17 : Raccord provenant du réservoir à prélever.
18 : Compteur tritium pour comptabiliser le volume de gaz passé par la voie tritium.
19 : Compteur aérosol pour comptabiliser le volume de gaz passé par la voie aérosol.
Ci-après est détaillé un mode de mise en œuvre possible du dispositif de l'installation selon l'invention.
Il est réalisé principalement en référence à la , mais on se réfère également à la , si nécessaire.
Etape 1 : Purge de la ligne d’échantillonnage ECH via la ligne PUR 1 (voir
).
Toutes les vannes sont fermées.
Le détendeur 8 qui se situe en entrée du dispositif DIS et qui a pour fonction de réguler la pression dans ledit dispositif, est fermé.
On procède à une mise en connexion, via le raccord 17 du réservoir RES à l’entrée du dispositif, par exemple à l’aide d’un flexible.
On procède à une mise en connexion, via le raccord 10, de la sortie du dispositif au raccord 15 à l'entrée du compteur COM Vol1 à l’aide d’un flexible. Il s’agit de relier le dispositif à un compteur pour l’évacuation des purges de la ligne d’échantillonnage.
On procède à l'ouverture de la vanne 9 et de son débitmètre 3 associé pour laisser circuler le gaz.
On procède à l'ouverture de la vanne d’échantillonnage V ECH du réservoir RES, qui se situe en amont du dispositif DIS.
On procède à l'ouverture du détendeur 8 pour purger le volume nécessaire de la ligne PUR 1 à la vidange complète de toute la tuyauterie reliant le réservoir à la vanne de prélèvement.
On opère la fermeture du détendeur 8, puis de la vanne 9 et du débitmètre 3.
On réalise la mise hors connexion du raccord 10 au raccord 15 en ôtant le flexible.
On termine cette étape en réalisant la comptabilisation du volume de purge au travers du compteur COM Vol1.
On procède à une mise en connexion du raccord 13 en sortie du dispositif DIS au raccord 15 en entrée du compteur COM Vol1 à l’aide d’un flexible.
On procède à une mise en connexion du raccord 14 en sortie du dispositif DIS au raccord 16 en entrée du compteur COM Vol2 à l’aide d’un flexible (on notera que cette connexion servira pour la mise en œuvre de l’étape 3 décrite ci-après).
On ouvre la vanne 5 et de son débitmètre 2 associé.
On procède à l'ouverture du détendeur 8 : c’est le début du prélèvement.
Une fois comptabilisé un volume suffisant de gaz passant par le compteur de tritium COM Vol1, on procède à la fermeture du détendeur 8.
On ferme ensuite la vanne 5 et son débitmètre 2 associé.
Enfin, on procède à la comptabilisation du volume prélevé au travers du compteur COM Vol1.
On oriente la vanne 6 vers la sortie aérosol.
On ouvre la vanne 7 et son débitmètre 1 associé.
On procède à l'ouverture du détendeur 8 : c'est le début du prélèvement.
Une fois le volume suffisant passé par le compteur aérosol COM Vol2, on procède à la fermeture du détendeur 8.
On ferme les vannes 6 et 7 et le débitmètre 2.
On réalise la mise hors connexion du raccord 13 de sortie du dispositif DIS au raccord 15 en ôtant le flexible.
On procède à la mise hors connexion du raccord 14 en sortie du dispositif DIS au raccord 16 en ôtant le flexible.
On notera que la comptabilisation du volume gazeux prélevé comprenant les aérosols et halogènes est effectuée à l’étape 4 ci-après.
Cette étape peut être mise en œuvre de la manière suivante.
En premier lieu, le conteneur XEN est branché en série sur le dispositif DIS (situation non représentée à la ).
On procède à une mise en connexion du raccord 10 en sortie du dispositif DIS au raccord d'entrée du conteneur de gaz XEN.
On procède à une mise en connexion du raccord de sortie du conteneur XEN au raccord 16 en entrée du compteur COM Vol2. La ligne comprise entre la sortie du conteneur de gaz jusqu’au compteur COM Vol2 forme la ligne de purge PUR 2.
On ouvre la vanne 7 et son débitmètre 1 associé et on oriente la vanne 6 vers la sortie gaz filtré ( ).
On procède à l'ouverture du détendeur 8.
On procède à une chasse du volume de gaz initialement contenu dans le conteneur XEN en libérant le gaz sous pression du réservoir RES.
On réalise le relevé et mémorisation des quantités du volume de chasse par le compteur aérosol COM Vol2.
On procède à la mise hors connexion du flexible au raccord de sortie conteneur de gaz XEN, de sorte à ce que ce dernier monte en pression, jusqu’à atteindre la pression du réservoir RES.
On procède à la mise hors connexion du flexible branché au raccord situé en entrée du conteneur XEN, afin d’isoler ce dernier
On ferme le détendeur 8.
On ferme également la vanne d’échantillonnage V ECH du réservoir RES.
On réalise la mise hors connexion de l’ensemble des flexibles.
Enfin, on procède au relevé et à la mémorisation des quantités du volume prélevé du compteur aérosol COM Vol2.
Claims (6)
1. Installation (I) de prélèvement d'échantillons d'effluents gazeux radioactifs, lesquels sont contenus dans un réservoir de stockage (RES), caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif (DIS) comprenant au moins les équipements suivants :
- au moins un filtre (18) configuré pour piéger les aérosols contenus dans lesdits effluents ;
- au moins un piège à halogène (19) configuré pour piéger au moins un halogène contenu dans lesdits effluents ;
- au moins un barboteur (12) contenant de l'eau, configuré pour piéger le tritium contenu dans lesdits effluents ;
- au moins un conteneur de réception (XEN) d'une fraction des effluents contenus dans ledit réservoir de stockage (RES),
lesdits équipements étant reliés audit réservoir de stockage (RES),
et qu'elle comporte des moyens pour connecter et déconnecter sélectivement lesdits équipements audit réservoir (RES), c'est-à-dire pour faire circuler lesdits effluents, respectivement empêcher la circulation desdits effluents au travers/dans lesdits équipements.
- au moins un filtre (18) configuré pour piéger les aérosols contenus dans lesdits effluents ;
- au moins un piège à halogène (19) configuré pour piéger au moins un halogène contenu dans lesdits effluents ;
- au moins un barboteur (12) contenant de l'eau, configuré pour piéger le tritium contenu dans lesdits effluents ;
- au moins un conteneur de réception (XEN) d'une fraction des effluents contenus dans ledit réservoir de stockage (RES),
lesdits équipements étant reliés audit réservoir de stockage (RES),
et qu'elle comporte des moyens pour connecter et déconnecter sélectivement lesdits équipements audit réservoir (RES), c'est-à-dire pour faire circuler lesdits effluents, respectivement empêcher la circulation desdits effluents au travers/dans lesdits équipements.
Installation (I) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit au moins un piège à halogène (19) comprend un piège à iode.
3. Installation (I) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que ledit conteneur (XEN) de réception d'une fraction des effluents contenus dans ledit réservoir de stockage est à la même pression que celle qui règne à l'intérieur dudit réservoir de stockage (RES).
4. Installation (I) selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit piège à iode (19) comporte au moins une cartouche à charbon actif.
5. Installation (I) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait ledit au moins un filtre (18) est configuré pour piéger le cobalt et le césium sous la forme de leurs différents isotopes.
6. Installation (I) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins une ligne (PUR 1 ; PUR 2) de purge des effluents gazeux antérieurement présents dans ledit dispositif (DIS).
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2021
- 2021-12-27 FR FR2114555A patent/FR3131373B1/fr active Active
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