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Des bulles pour décontaminer les installations nucléaires

Dans le cadre de l'appel à projets Andra-ANR(1) soutenu par le programme d’Investissements d’avenir, deux laboratoires travaillent sur un nouveau procédé permettant de réduire l’utilisation d’agents chimiques lors des opérations de décontamination des installations nucléaires à démanteler : le projet CADET.

Visualisation de la cavitation ultrasonore : Les ultrasons créent une variation de pression lors de leur passage dans le liquide. Des bulles de gaz se forment et oscillent jusqu’à implosion. Il se crée alors localement un plasma (photo de droite) qui décompose de manière rapide et efficace les agents chimiques utilisés pour la décontamination des installations nucléaires

Lors du démantèlement des installations nucléaires, des opérations de nettoyage des surfaces contaminées par la radioactivité (cuves et tuyauteries par exemple) sont menées à l’aide d’agents chimiques permettant de piéger les éléments radioactifs. Ces agents chimiques sont ensuite décomposés, via l’utilisation d’autres produits chimiques, afin de récupérer les éléments radioactifs en vue de leur stockage. Mais l’opération peut être complexe et augmenter le volume d’effluents à gérer.

Le projet CADET (Cavitation Assistée pour la DÉconTamination des eaux), codéveloppé par l’Institut Jean Le Rond d’Alembert (UPMC Saint-Cyr-l’École) et l’Institut de Chimie Séparative de Marcoule, se propose d’utiliser un procédé innovant afin de récupérer les éléments radioactifs sans utiliser de produits chimiques supplémentaires. « Ce procédé repose sur l’utilisation des phénomènes de cavitation », explique Lauréanne Parizot, doctorante sur le projet CADET.

 

Deux types de cavitation

Principe de cavitation par impact : Un bras mécanique entraîne un piston et le relâche brutalement, provoquant son impact sur le liquide. Une onde de choc est produite, suivie d’ondes de résonance, qui créent des bulles de cavitation de taille variable

La cavitation est un phénomène de formation de bulles de gaz dans un liquide par modification de la pression. Les bulles, en implosant, créent des conditions extrêmes de pression, de température et de turbulences (création locale d’un plasma), qui accélèrent les réactions chimiques dans leur entourage et permettent ainsi de décomposer de manière très rapide et efficace les agents chimiques utilisés pour piéger les éléments radioactifs issus des opérations de nettoyage. « C’est un processus à la fois simplifié et moins polluant », explique Stéphane Catherin, ingénieur procédé sur le traitement des déchets à l’Andra.

Afin de mettre en œuvre ce processus, deux types de cavitation différents sont développés dans le projet CADET : la cavitation par ultrasons et la cavitation par impact [cf. photos légendées]. La première consiste en l’application d’une onde sonore d’intensité et de fréquence régulières. Elle est simple à contrôler, mais sa faible intensité ne permet pas de traiter des volumes et des concentrations à l’échelle industrielle. La seconde génère quant à elle une onde plus intense, très irrégulière en fréquence et en intensité, mais beaucoup plus efficace pour la décomposition des agents chimiques. « Aujourd’hui développé pour le secteur du nucléaire, le procédé peut être envisagé dans un cadre bien plus large, précise Lauréanne Parizot. Il pourrait être intéressant pour toutes les industries qui utilisent les mêmes agents chimiques, comme l’industrie de la teinture. » Prometteur, le projet a d’ailleurs été sélectionné dans le cadre du concours « Ma thèse en 180 secondes(2) ».

 

 

(1) Agence nationale de la recherche.

(2)https://www.youtube.com/watch?v=xZz_ycXNSzY

 

 

29 projets innovants pour la gestion des déchets de démantèlement

L’appel à projets lancé par l’Andra et l’ANR avec le soutien du programme d’Investissements d’avenir a pour but de faire émerger des solutions innovantes pour optimiser, en amont du stockage, la gestion des déchets radioactifs issus du démantèlement des installations nucléaires. L’Andra a retenu 29 projets au total sur les 90 présentés lors des deux éditions, lancées en 2014 et 2015. Les projets portent sur quatre thématiques : la caractérisation des déchets, leur tri et traitement, les nouveaux matériaux de conditionnement, et enfin un volet sciences sociales sur l’innovation et la société.

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