Les réacteurs nucléaires refroidis à l'eau qui utilisent le procédé de fission pour produire de l'électricité doivent être démantelés après 30 à 40 ans pour des raisons de sûreté. Ce processus de démantèlement vise à atteindre deux objectifs : d'une part, le métal recyclable contaminé doit être débarrassé de toute contamination radioactive afin de pouvoir être recyclé pour les réacteurs nucléaires de nouvelle génération ; d'autre part, les matériaux jetables, comme le béton, doivent être nettoyés afin de pouvoir être transférés vers des dépôts temporaires, puis vers des dépôts géologiques permanents. La figure 1 illustre une centrale nucléaire en cours de démantèlement.
Figure 1 : Démantèlement d'une centrale nucléaire
Bien que les méthodes de nettoyage chimique soient souvent utilisées dans l'industrie nucléaire pour la décontamination et le nettoyage des composants métalliques, elles entraînent des dommages aux surfaces métalliques et une diminution de la résistance à la corrosion. La production d'une quantité importante de déchets secondaires constitue un autre inconvénient du nettoyage chimique, ce qui rend le recours à des méthodes alternatives plus écologiques une option raisonnable et attractive.
Il faut comprendre la source de la pollution dans les centrales nucléaires à fission.
Les produits de corrosion sont libérés de la structure principale, sont contaminés radioactivement et se déposent dans les lasers à oxyde des tuyaux de recirculation [Référence 1].
Au fil des ans, la contamination augmente et, lors du démantèlement, les conduites de recirculation, principale source de contamination, doivent être démontées et nettoyées. La figure 2 illustre la structure générale d'une centrale nucléaire à eau.
Figure 2 : La structure générale d'une centrale nucléaire à eau [Référence 1]
La principale cause de pollution est le cobalt 60 ( 60 CO) qui se dépose dans la couche d’oxyde des tuyaux de recirculation.
On peut décrire le processus de formation de la couche d’oxyde plus en détail comme suit.
Sous l'action de températures et de pressions élevées et en présence d'eau, le fer (Fe), élément d'alliage le plus soluble, se dissout dans le liquide de refroidissement primaire et forme une couche d'oxyde qui se dépose sur la surface extérieure des tubes. Cette couche d'oxyde est principalement composée d'hématite et de magnétite, et son élimination par un nettoyage chimique permettrait de réduire considérablement la contamination [Référence 1].
On peut en dire autant du nettoyage à la glace sèche comme technique de décontamination, à la différence que les granules de glace s’évaporent immédiatement et se transforment en gaz CO2, un gaz à effet de serre et donc nocif pour l’environnement.
En général, les techniques actuelles et les méthodes les plus courantes de décontamination des centrales nucléaires sont :
- Essuyage, dépoussiérage et rinçage à l'eau
- Grenaillage
- Projection de glace carbonique
- Nettoyage chimique
- Décontamination par gel et mousse
Certaines de ces méthodes sont présentées dans la figure 3.
Figure 3 : Dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du haut : Décontamination par gel, essuyage et projection de glace sèche [Références 2 et 3]
Le principal inconvénient de ces méthodes réside dans la production de déchets radioactifs secondaires, qui doivent être traités. Le grenaillage, notamment, où des particules de sable sont projetées par une buse à haute pression, peut engendrer une pollution secondaire importante et endommager la structure ou réduire sa résistance à la corrosion.
Le nettoyage laser est une autre méthode de nettoyage très efficace [Référence 1]. Un laser à fibre pulsé d'une puissance de quelques centaines de watts et d'une largeur d'impulsion de l'ordre de la nanoseconde, avec une fréquence de répétition de quelques centaines de kHz, a été utilisé pour décontaminer les canalisations, les outils métalliques et les blocs de béton. Les principaux avantages du nettoyage laser sont les suivants :
- C'est un processus qui peut être automatisé, ce qui augmente la vitesse de nettoyage
- Il n'y a pas de déchets secondaires, car tous les débris sont absorbés par une pompe aspirante équipée d'un filtre Hepa. C'est donc plus respectueux de l'environnement.
- La manipulation à distance est possible, ce qui réduit l’exposition des travailleurs.
La figure 4 montre le nettoyage au laser dans un environnement nucléaire avec une unité de nettoyage laser de 100 watts basée sur un laser à fibre développé par Allied Scientific Pro
Figure 4 : Nettoyage laser d'un métal dans une centrale nucléaire
Parmi les inconvénients du nettoyage laser, on peut citer la nécessité de focaliser le faisceau et la vitesse d'opération, parfois plus lente que celle du sablage, par exemple. Cependant, l'absence de déchets secondaires et la possibilité d'automatisation et de mise au point automatique, qui accélèrent la vitesse, compensent ces inconvénients et font du nettoyage laser la méthode de choix pour les futurs nettoyages.
Allied Scientific Pro propose des systèmes de nettoyage laser de différentes puissances, notamment 100, 200, 500, 1 000 et 2 000 watts. Pour plus d'informations, consultez le lien suivant.
https://www.alliedscientificpro.com/laser-cleaning-systemRéférences :
- Décontamination et nettoyage laser des surfaces métalliques, modélisation et études expérimentales, thèse de doctorat d'Anton Leontyev.
- Gel de décongestion des systèmes de l'OPEP.
- http://www.protecconcrete coatings. com / but - is - it - safe / 2014 / 9 / 3 / so - where - should - i - use - dry -ice-blasting