FR2985437A1 - Procede de filtration d'effluents gazeux d'une installation industrielle - Google Patents

Abstract

Procédé de filtration d'effluents gazeux d'une installation industrielle, comprenant les étapes suivantes : - fournir un effluent gazeux d'une installation industrielle, ledit effluent gazeux étant composé d'un mélange de gaz, - filtrer les éléments nocifs dudit effluent gazeux par séparation membranaire à travers une pluralité de membranes, ladite séparation membranaire étant réalisée par tamisage, sorption et/ou diffusion, chaque membrane étant adaptée à filtrer un élément nocif spécifique - trier lesdits éléments nocifs filtrés et les stocker dans des réservoirs de stockage séparés, et - évacuer ledit effluent gazeux traité vers l'atmosphère.

Description

La présente invention concerne un procédé de filtration d'effluents gazeux sur des installations industrielles, et notamment dans le domaine de la production d'énergie d'origine nucléaire. Plus particulièrement, l'invention peut permettre un tri sélectif à gros débit d'espèces chimiques et/ou radioactives à l'état de gaz, notamment par séparation membranaire. L'objectif étant principalement la récupération sécurisée des rejets gazeux produits sur l'installation dans les situations de fonctionnement normal et de fonctionnement anormal, en particulier lors d'un accident grave.

Dans le cas particulier d'une installation nucléaire, l'impact sur l'environnement est principalement lié aux caractéristiques radioactives, thermiques et chimiques des rejets. Selon leur niveau de radioactivité et leur composition chimique, les éléments radioactifs sont stockés, traités puis conditionnés pour constituer des déchets. Certains de ces éléments radioactifs sont rejetés sous forme gazeuse dans l'atmosphère, bien entendu à des concentrations strictement définies par les réglementations applicables. Les rejets gazeux produits en fonctionnement normal proviennent généralement des circuits d'épuration et de filtration de la centrale qui collectent une partie des éléments radioactifs engendrés par le fonctionnement des systèmes et équipements constituant l'installation. Par exemple en France, ces rejets radioactifs gazeux produits par les centrales nucléaires peuvent typiquement représenter de l'ordre de 1,1% de la limite autorisée pour les gaz rares ou nobles, 11,1% pour le tritium et 3,6 % pour les iodes (organiques et inorganiques). L'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon et le radon forment la famille des gaz rares, groupe zéro de la classification périodique des éléments chimiques, mais l'appellation gaz nobles sera ci-après utilisée car préconisée par l'IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) et le Bulletin Officiel du Ministère Français de l'Éducation nationale. Ces déchets sont ordinairement de faible activité et les radionucléides qu'ils contiennent sont peu toxiques et généralement de courte période. Il faut remarquer que les rejets gazeux contiennent des particules solides et liquides. Celles ayant un caractère radioactif forment des aérosols avec une granulométrie très variable. Les phénomènes de fission rencontrés sur les poussières en suspension produisent des radionucléides tels que des halogènes, des gaz nobles, du tritium et du carbone 14. La composition et la radioactivité des aérosols ainsi formés dépendent dans une large mesure du type de réacteur et des voies d'émission. D'ordinaire, les effluents gazeux d'une centrale nucléaire sont traités avant leur rejet dans l'atmosphère afin d'en extraire la plupart des éléments radioactifs. La pratique courante consiste à filtrer les gaz contaminés et l'air de ventilation des locaux pour en extraire les particules radioactives avant leur rejet dans l'atmosphère. Les systèmes de ventilation et d'épuration de l'air comportent en général des pré-filtres grossiers associés à des filtres absolus. A titre indicatif on notera que pour des particules de l'ordre de 0,3 mm de diamètre, le rendement d'extraction atteint normalement au moins 99,9%. L'iode radioactif est extrait à l'aide de filtres à charbon de bois imprégné, associés à des filtres à poussière. L'imprégnation du charbon est nécessaire pour retenir les composés organiques iodés. Les gaz nobles radioactifs qui se dégagent des éléments combustibles sont relâchés dans l'atmosphère en différé après désintégration pour réduire le niveau d'activité. Deux méthodes sont utilisées à cette fin : stockage tampon dans des réservoirs spéciaux ou passage à travers plusieurs couches de charbon de bois. Pour le stockage, les gaz nobles et le gaz porteur sont d'abord introduits par pompage dans des réservoirs hermétiques où ils sont conservés jusqu'à autorisation de libération dans l'atmosphère. L'autre procédé consiste à faire passer l'effluent dans une série de colonnes de charbon de bois qui freinent le cheminement des gaz nobles par rapport aux gaz porteurs, facilitant ainsi leur décroissance radioactive.

La plupart des procédés de traitement et de conditionnement des déchets de faible et moyenne activité sont maintenant bien au point et s'utilisent à l'échelle industrielle. La technologie est suffisamment avancée pour assurer une gestion efficace des déchets des centrales, mais des améliorations sont toujours possibles et souhaitables. Le budget croissant de cette gestion incite à adopter des procédés et des techniques permettant de réduire au minimum les quantités produites et à étudier de nouveaux moyens de réduire encore les volumes au stade du traitement et du conditionnement. A titre d'exemple, citons l'emploi de sorbants minéraux spécifiques pour améliorer le traitement des déchets liquides; la technique de la membrane, également pour le traitement des déchets liquides; le séchage des résines en perles et des boues de filtres; l'incinération des résines échangeuses d'ions épuisées; le nettoyage à sec des vêtements et autres matières textiles de protection pour réduire le volume des eaux de lessive; l'emploi de conteneurs hermétiques très résistants pour l'emballage des boues de filtres séchées; la vitrification de certains déchets de moyenne activité pour réduire les volumes à éliminer; et la sur-compaction des déchets non combustibles. Ces techniques correspondant à l'état de l'art industriel récent ne seront peut-être pas toutes universellement appliquées à la gestion des déchets, en particulier au niveau des centrales nucléaires, mais cet effort de recherche et de développement témoigne du grand soin que l'industrie nucléaire et les exploitants de centrales apportent à la sûreté et à l'économie de la gestion des déchets et annonce des perfectionnements. L'invention concerne l'utilisation dans un procédé spécifique d'une 25 technique membranaire à l'usage du traitement des effluents gazeux générés par les installations industrielles, et notamment nucléaires. En cas d'accident grave sur le réacteur d'une centrale nucléaire utilisant la technologie des réacteurs à eau, soit environ 95% du parc mondial actuel, l'atmosphère à l'intérieur du bâtiment réacteur évolue pour constituer un mélange contenant: air, vapeur d'eau, gaz incondensables (essentiellement H2, CO, CO2, produits de fissions sous forme d'aérosols, de vapeurs et de gaz ...), dont les proportions peuvent être variables aussi bien d'un point de vue spatial que temporel. L'augmentation de pression qui en résulte et/ou l'accumulation de produits nocifs contenus dans ce mélange conduisent à terme à des relâchements dans l'environnement extérieur pour éviter une perte d'intégrité mécanique consécutive à une explosion hydrogène ou à un dépassement de la pression admissible par le bâtiment. Le fluide qui s'échappe du bâtiment peut être de l'air, des gaz radioactifs, de la vapeur ou un mélange de fluides. Un but de ce procédé est de séparer pendant la phase de dégazage les éléments radioactifs et/ou dangereux pour l'environnement en matière de rejet, de les récupérer pour un traitement éventuel de stockage particulier ou de retraitement en vue d'une réutilisation éventuelle et d'éviter un rejet dangereux dans l'environnement.

Au début des années 1980, des moyens simples ont été mis en place sur plusieurs centrales nucléaires pour limiter les conséquences des accidents. Un des objectifs était de pouvoir contrôler et filtrer les rejets gazeux au moyen d'un système spécifique.

Actuellement, ces systèmes dits « palliatifs » sont utilisés pour faire chuter la pression dans le bâtiment réacteur par évacuation des gaz à travers un procédé de filtration. Deux technologies différentes existent sur le parc nucléaire mondial en exploitation : - un système de filtration à sable sur lequel sont piégés les gaz radioactifs sans distinction : en cas d'accident grave la pression à l'intérieur de l'enceinte du bâtiment réacteur pourrait augmenter plus ou moins rapidement. La mise en service du système de filtration à sable permet d'évacuer de façon contrôlée une partie du mélange gaz vapeur. Ceci éviterait la mise en pression excessive de l'enceinte tout en limitant considérablement les rejets radioactifs. Ces filtres à sable, utilisés principalement en France, permettent de retenir environ 50% des éléments nocifs contenus dans le flux de gaz à filtrer, mais sont inopérants sur les gaz nobles. La figure 1 illustre une centrale 10 équipée d'un filtre à sable 20 et une unité de mesure des déchets 25 disposés en amont de la cheminée d'évacuation des gaz 15 ; - un système de dégazage par barbotage qui ne permet pas un dégazage sélectif. Dans ces circuits, une partie de l'eau circulant dans le circuit s'échappe dans l'atmosphère sous forme de vapeur, notamment lors de son passage dans les tours aéroréfrigérantes, et une autre partie est renvoyée dans l'environnement pour limiter une trop forte concentration de produits non évaporables. Ce système, utilisé notamment en Allemagne et en Suède, permet de retenir environ 75 % des éléments nocifs contenus dans le flux de gaz à filtrer, mais il est également inopérant sur les gaz nobles. Il est très volumineux (> 100 m3) et difficile et donc coûteux à mettre en place et à maintenir. Ces deux systèmes sont mis en service par une action volontaire, manuelle ou assistée, d'ouverture de vannes de sectionnement. Ils nécessitent une pression motrice en amont pour générer un débit et obtenir une filtration efficace. Leur fonctionnement est passif jusqu'à un seuil de pression déterminé par le dimensionnement du système de filtration et notamment par sa résistance hydraulique. En dessous de ce seuil de pression, des actionneurs et donc une alimentation électrique sont nécessaires pour prolonger la fonction de filtration. Par ailleurs la surveillance de divers paramètres, notamment d'ambiance, requiert également un apport en énergie électrique. La présente invention a pour but de fournir un procédé de filtration d'effluents gazeux contaminés et/ou nocifs, notamment radioactifs, qui ne reproduit pas les inconvénients susmentionnés.

La présente invention a notamment pour but de fournir un tel procédé de filtration qui soit beaucoup plus efficace, permettant de filtrer sensiblement la totalité des éléments nocifs contenus dans les effluents gazeux à traiter. La présente invention a notamment pour but de fournir un procédé qui permet à la fois une séparation sélective des gaz radioactifs lors du dégazage, leur piégeage, leur discrimination, leur stockage temporaire, leur traitement éventuel pour une réutilisation ultérieure, la dilution contrôlée et le traitement de l'atmosphère contaminée de l'enceinte de confinement d'une centrale nucléaire. La présente invention a aussi pour but de fournir un procédé de filtration d'effluents gazeux d'une centrale nucléaire, avec une disponibilité permanente et pouvant fonctionner en continu ou de manière intermittente selon les nécessités. La présente invention a aussi pour but de fournir un procédé de filtration d'effluents gazeux d'une centrale nucléaire, fonctionnant en cas d'accident 15 grave. La présente invention a aussi pour but de fournir un dispositif de filtration d'effluents gazeux d'une installation industrielle, ledit dispositif comportant une membrane améliorée. La présente invention a donc pour objet un procédé de filtration 20 d'effluents gazeux d'une installation industrielle, comprenant les étapes suivantes : - fournir un effluent gazeux d'une installation industrielle, ledit effluent gazeux étant composé d'un mélange de gaz, - filtrer les éléments nocifs dudit effluent gazeux par séparation 25 membranaire à travers une pluralité de membranes, ladite séparation membranaire étant réalisée par tamisage, sorption et/ou diffusion, chaque membrane étant adaptée à filtrer un élément nocif spécifique, - trier lesdits éléments nocifs filtrés et les stocker dans des réservoirs de stockage séparés, et - évacuer ledit effluent gazeux traité vers l'atmosphère. Selon une première variante, ledit effluent gazeux à traiter est composé des fumées d'une installation industrielle après un accident. Selon une autre variante, ledit effluent gazeux à traiter est composé des fumées d'une installation industrielle en cours de fonctionnement. Selon une autre variante, ledit effluent gazeux à traiter est extrait d'un système de ventilation. Selon une autre variante, ledit effluent gazeux à traiter comprend des fumées issues d'un incendie.

Selon une autre variante, ledit effluent gazeux à traiter comprend des aérosols issus des produits de fission. Avantageusement, ledit effluent gazeux à traiter a une température supérieure à la température de l'environnement extérieur à la centrale, et notamment supérieure à 40°C.

Avantageusement, ledit effluent gazeux à traiter a un débit de traitement supérieur à 1 kg/s, notamment supérieure à 3,5 kg/s. Avantageusement, ledit effluent gazeux à traiter a une pression supérieure à 1 bar, notamment supérieure à 10 bar. Avantageusement, lesdits réservoirs de stockages sont des réservoirs de 20 stockage de gaz contenant des zéolithes. Avantageusement, lesdites membranes sont formées à base de céramique, tel que le carbure de silice, de tungstène ou de titane, de kevlar et/ou de polymère, tel que le PEEK (polyétheréthercétone) ou le PTFE (polytétrafluoroéthylène). 25 Avantageusement, ledit procédé est du type passif fonctionnant sans apport d'énergie extérieure. Ces caractéristiques et avantages et d'autres de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée suivante de plusieurs modes de réalisation de l'invention, faite en référence aux dessins joints, donnés à titre d'exemples non limitatifs, sur lesquels, - la figure 1 est une vue schématique d'une centrale nucléaire utilisant un filtre à sable de l'art antérieur pour traiter les effluents gazeux, - la figure 2 est une vue schématique d'une centrale nucléaire appliquant un procédé de filtration selon un mode de réalisation avantageux, - la figure 3 est une vue schématique d'une variante de réalisation du procédé, appliqué en continu sur une centrale nucléaire, et - la figure 4 est une vue schématique en section transversale d'une 10 membrane selon un mode de réalisation avantageux. Le procédé sera principalement décrit en référence à son application sur une centrale nucléaire avec une enceinte de confinement. Il s'applique toutefois aussi aux centrales nucléaires sans enceinte de confinement, et plus généralement à tout type d'installation industrielle. 15 Concernant les réacteurs à eau pressurisée du parc français, l'enceinte de confinement 100 présente un volume de l'ordre de 70 000 à 80 000 m3, et est généralement constituée d'une double paroi 110, 120 en béton, comme illustré sur la figure 3. La présence de produits de fission dans l'enceinte (sous la forme d'aérosols, de vapeurs et de gaz) résultant d'un accident conduit à des 20 débits de dose p et y considérables dans l'atmosphère de l'enceinte de confinement, et dans le puisard où sédimentent la majorité des aérosols. Les débits de dose attendus dans ces deux phases sont typiquement de l'ordre de 10 kGy.h-1. Quoiqu'il en soit, cette valeur est notamment dépendante de l'état de 25 dégradation du combustible, des produits de fission retenus dans le circuit primaire, de la répartition des produits de fission entre l'atmosphère et le puisard dans l'enceinte de confinement, elle-même fonction des conditions thermohydrauliques régnant dans l'enceinte et bien sûr du temps écoulé depuis l'accident.

La température de l'effluent gazeux est typiquement supérieure à la température ambiante de l'environnement extérieur à la centrale. La température généralement admise est typiquement comprise entre 40°C et 140°C suivant les scénarios et l'échelle de temps prise en compte. Il est à noter que des températures inférieures à 40°C ou supérieures à 140°C sont possibles. Quant au taux d'humidité, il peut lui aussi varier dans une gamme de 0 à 100 %, suivant la cinétique et le type d'accident envisagé. La radiolyse peut conduire à la formation d'ozone, de protoxyde d'azote N20, de monoxyde d'azote NO, de dioxyde d'azote NO2, d'acides nitreux HNO2 et nitrique HNO3. Diverses équipes ont observé expérimentalement la formation d'03, de NO2 et de l'hémipentoxyde N205, dans l'air sec, et d'03, NO2, HNO2 et HNO3 dans l'air humide (fraction massique en eau de 0,5 %). En résumé, les produits radiolytiques susceptibles d'être présents dans l'enceinte de confinement en cas d'accident grave sont majoritairement pour les NON : NO2 et N20, et bien sûr 03. Les expériences conduites par plusieurs laboratoires dont l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire) dans le cadre des programmes visant à maîtriser le risque hydrogène dans les centrales nucléaires et ayant notamment porté sur le comportement des recombineurs catalytiques ont 20 permis de mettre en évidence des réactions physico-chimiques génératrices d'iode volatil par dissociation d'iodures métalliques solides. Le tableau ci dessous présente un ordre de grandeur des principaux constituants estimés pour le terme source (rejet typique) rencontré lors d'un accident grave sur les réacteurs du parc français en exploitation. Le terme 25 source étant caractéristique d'une famille de réacteurs, des différences peuvent être constatées selon les pays. Néanmoins ces valeurs peuvent servir de base de dimensionnement pour une réalisation de la présente invention appliquée à une centrale nucléaire : A noter la contribution significative des gaz nobles que ce soit en terme de niveau d'activité comme en équivalent de masse rejetée. Le présent procédé peut être dimensionné pour être capable de traiter des débits d'au moins 1 kg/s, avantageusement d'au moins 3,5 kg/s, d'air humide porté à une pression motrice suffisante pour le fonctionnement du système, c'est à dire à une pression d'au moins 1 bar, avantageusement d'au moins 10 bar absolus, ayant une masse volumique moyenne de 4 kg/m3 à 5 bar et capable de traiter de l'ordre du kg et plus d'iode radioactif sur une période de plusieurs mois, typiquement trois mois. En particulier, le présent procédé a pour but de fournir un traitement non polluant qui prend en compte l'ensemble des données susmentionnées d'un fluide à traiter dont les coefficients d'épuration requis sont : - Pour les aérosols, le présent procédé a un coefficient d'épuration supérieur à 1000. - Concernant les iodes non organiques (12), le coefficient d'épuration est supérieur à 1000. - Concernant les iodes organiques (ICH3), le coefficient d'épuration est supérieur à 100. - Le présent procédé démontre avantageusement un coefficient d'épuration très élevé, notamment supérieur à 1000, sur les gaz nobles. Strontium 1E15 Bq Env. 35 g Gaz nobles Activité radiologique 1E19 Bq Equivalent en masse Env. 700 kg Iode organique Iode inorganique Césium 2E16 Bq 1E15 Bq 1E16 Bq Env. 1 kg Quelques grammes Env. 2 kg 2 9 8543 7 11 - Le présent procédé a un coefficient d'épuration supérieur à 100 sur le tétroxyde de ruthénium (Ru04). - Le présent procédé a aussi pour but de diluer dans le temps l'activité à l'intérieur de l'enceinte par le traitement de l'air contenant des gaz 5 radioactifs. Le coefficient d'épuration mentionné est défini comme le rapport massique amont / aval mesuré au niveau du dispositif de filtration. Le présent procédé utilise un procédé de filtration membranaire pour effectuer le dégazage de l'enceinte de confinement : libérant a minima un débit 10 de 3.5 à 7 kg/s sous l'effet de la pression régnant dans l'enceinte d'un fluide composé d'air, de vapeur d'eau de gaz type 03, NO2, HNO2, HNO3, N205 et de la présence de produits de fission dans l'enceinte (sous forme d'aérosols, de vapeurs et de gaz tels que les gaz nobles, les iodes non organiques et les iodes organiques) 15 Le présent procédé utilise avantageusement comme vecteur un gaz inerte tel que l'azote. Le fluide traité par le présent procédé peut être saturé en eau et en vapeur d'eau. Pour éviter les recombinaisons et le risque d'oxydation des membranes par l'eau, présente ou non dans le fluide à traiter, l'eau entièrement saturée en gaz et mise en pression par ces gaz est dirigée par 20 différentiel de pression vers plusieurs, typiquement quatre, batteries de membranes de dégazage hydrophobes 200. La séparation membranaire est réalisée par tamisage, sorption et/ou diffusion. Ainsi, entrainés par un gaz vecteur, tel que l'azote, les gaz passent au travers des membranes hydrophobes (procédé de dégazage à fibres creuses), notamment par diffusion et par séparation par pression osmotique, et sont dirigés vers des batteries de membranes sélectives de diffusion gazeuse 210, 220, 230, ... en cascades et en série qui permettent de trier et sélecter les gaz en fonction des exigences et/ou selon l'intérêt.

Les procédés de séparation membranaires reposent sur les propriétés de rétention sélectives des membranes vis à vis des molécules à séparer. Les premières membranes en cascade de diffusion gazeuse permettent de prendre en compte l'ensemble des données susmentionnées et de récupérer l'ensemble des gaz nobles en fonction du coefficient d'épuration requis. Il s'agit de membranes sélectives, notamment à base de céramique (inertes vis à vis de la radioactivité), qui assurent notamment la séparation du xénon, du krypton et de l'argon. Les membranes peuvent aussi être réalisées en d'autres matériaux appropriés, tels que par exemple des carbures, notamment de silice, de tungstène ou de titane, du kevlar, des polymères, notamment le PEEK (polyétheréthercétone) ou le PTFE (polytétrafluoroéthylène). L'ensemble des gaz ainsi séparés et présents dans le retentât peuvent être stockés sous forme compressés dans des réservoirs étanches comprenant chacun une seule espèce de gaz. Ces réservoirs permettent à la fois le stockage, la décroissance radioactive des produits de fission, la réutilisation éventuelles des gaz piégés, leur neutralisation voire leur rejet final par dilution dans l'air La diffusion gazeuse et la permsélectivité des membranes permettent le passage des gaz sur des membranes céramiques spécifiques afin de piéger d'une part les iodes non organiques, et d'autre part les iodes organiques.

On peut également prévoir un passage sur une (ou plusieurs) membrane sur laquelle ont été greffées des molécules calyx4arènes couronnes piégeant des éléments cibles tels le césium, puis sur le même principe, un passage sur une membrane captant le strontium (par exemple, comportant une autre calyxarene choisie pour son affinité particulière avec le strontium).

Chaque membrane comporte une paroi pourvue d'une surface interne et d'une surface externe, ladite paroi présentant des pores P. La paroi peut être cylindrique ou plane. Plusieurs parois peuvent être superposées, de manière coaxiale dans une configuration cylindrique, ou empilées dans une configuration plane.

La figure 4 illustre schématiquement plus particulièrement la structure d'une membrane 210 de géométrie tubulaire. La paroi de la membrane comporte des pores P adaptés à retenir les éléments nocifs des effluents gazeux. Selon le matériau et selon les dimensions des pores, la membrane sera dédiée à la filtration d'un élément donné. Les dimensions des pores sont variables radialement, par exemple décroissantes de l'extérieur vers l'intérieur, et axialement, par exemple décroissantes de la droite vers la gauche, dans la position représentée sur la figure 4. Dans cet exemple, le flux gazeux à filtrer s'écoule à l'extérieur de la membrane, dans le sens de la flèche A, alors que le gaz vecteur s'écoule en sens inverse à l'intérieur de la membrane, dans le sens de la flèche B. Les éléments à filtrer dans le flux gazeux vont se séparer en traversant la paroi de la membrane, de l'extérieur vers l'intérieur, en passant des pores les plus grands aux pores les plus petits. Cette séparation peut s'opérer en pression, par différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la paroi de membrane, ou par diffusion. Les membranes sont des modules à fibres poreuses creuses calibrées. Un enroulement hélicoïdal des fibres permet une grande exposition aux flux à haut débits de dégazage avec une chute de pression minimale. Les diamètres de pores sont maîtrisés jusqu'à quelques nanomètres au niveau de chaque étage. Ces membranes comportant ainsi une porosité variable suivant les directions radiales et longitudinales de la surface membranaire, adaptée à la taille moléculaire à piéger. Une réalisation avantageuse en matériau céramique présente en outre une innocuité totale du matériau vis à vis de la radioactivité. Le choix du gaz vecteur N2 permet la recombinaison des gaz du type NO2, HNO2, HNO3, N205 en azote et H2O. A la sortie des membranes sélectives une mesure de la contamination gazeuse permet, dans un premier temps, de laisser s'évacuer, au travers d'une l'électrovanne pilotée, un fluide traité propre vers la cheminée de refroidissement et de rejet.

Cette électrovanne permet aussi la possibilité de renvoyer tout ou partie de l'azote récupéré le long d'une ligne de retour 130, pour dilution de la contamination à l'intérieur de l'enceinte. Ceci peut se faire par renvoi au travers d'une membrane de séparation d'azote d'un air riche en oxygène mais propre de tout élément radioactif. Ce procédé fonctionne sans énergie extérieure tant que la pression dans le conditionnement en eau est supérieure à la valeur plancher déterminée par le dimensionnement du système, typiquement 1,5 bar. L'ouverture manuelle d'une des vannes d'entrée du circuit entraine la mise en pression automatique des bouteilles de stockage du gaz vecteur (généralement l'azote) et la mise en circuit de ce gaz vecteur par l'intermédiaire d'un détendeur. En revanche en cas de pression inférieure à la valeur plancher, typiquement 1,5 bar, les gaz sont dégazés des membranes hydrophobes à l'aide d'un actionneur ou d'un circuit externe pressurisé par exemple au moyen d'un compresseur à vide. Une telle réalisation comporte une pompe à vide aspirant à l'intérieur d'un échangeur muni d'un purgeur automatique et d'une pompe de reprise qui renvoie l'eau au conditionnement. Cette pompe à vide comprime les gaz aspirés pour créer la haute pression du coté des membranes sélectives.

Le coté basse pression des membranes sélectives est réalisé soit par l'aspiration créée par les tours aéroréfrigérantes, soit par l'aspiration du ventilateur de l'air de recyclage à l'intérieur de l'enceinte. Avantageusement, le procédé comprend une première filtration frontale, notamment par un pré-filtre métallique, pour réduire la radioactivité sortante, une seconde filtration tangentielle pour séparer de l'effluent à traiter, l'air, le CO2, le CO, la vapeur et l'eau résiduelle, une troisième filtration par diffusion gazeuse pour séparer et stocker les éléments nocifs, tels que les iodes inorganiques et organiques et les gaz nobles, et évacuer l'air, le CO2 et le CO restant vers une cheminée 150, et une quatrième filtration, pour récupérer par perméation gazeuse le gaz vecteur, tel que l'azote, pour une réutilisation ou une dilution à l'intérieur de l'enceinte de confinement 100 via une ligne de retour 130. Le présent procédé permet aussi de traiter l'ambiance radioactive de l'enceinte de confinement hors accident de manière à permettre une intervention plus rapide dans l'enceinte lors d'interventions programmées. Ceci est notamment illustré sur la figure 3, où l'atmosphère contenue entre les deux parois 110 et 120 est surveillée en permanence. En cas de fuite dans la paroi interne 110, les rejets peuvent ainsi être filtrés en continu jusqu'à la prochaine maintenance pendant laquelle la fuite sera réparée. Ceci évite d'avoir à arrêter la centrale dès l'apparition d'une telle fuite. Un avantage particulier du présent procédé est sa fiabilité et son efficacité particulièrement élevée. En effet, il permet de piéger plus de 99,5% des éléments nocifs, et est efficace sur les gaz nobles, contrairement aux dispositifs existants.

Le présent procédé utilise une technologie non dispersive: pas de risque de mousse ni d'émulsion. Les systèmes de filtrations sont robustes et sans pièces mobiles contrairement aux colonnes d'absorption de type rotatives. Le procédé fonctionne quelque soit les variations de pression de l'enceinte, le taux d'hygrométrie ou la variation de température. Le procédé est facile à créer à l'échelle industrielle, notamment par la prise en compte d'échelles linéaires d'expansion en fonction du débit. Il est nettement plus économique que les dispositifs existants. Le présent procédé recourt au principe de modularité et utilise les technologies appropriées pour cela, notamment au niveau des raccordements, des assemblages et des étanchéités. Cette modularité permet une flexibilité accrue, le nombre de modules pouvant être ajusté en fonction des éléments contaminants de l'enceinte et de leur taux de récupération à obtenir. La réalisation des modules se fait par assemblage de quelques milliers à plus d'un million de fibres élémentaires, représentant une longueur cumulée pouvant atteindre 1 000 km, pour des surfaces membranaires de plusieurs centaines à plusieurs milliers de m2. Le présent procédé comprend des modules de fibres creuses à la structure d'échangeur tubulaire, avec un circuit haute pression (HP) et un circuit basse pression (BP), un côté tube et un côté calandre. La présente invention a surtout l'avantage de sa compacité car la surface spécifique d'échange est beaucoup plus importante qu'une colonne : de 2 000 à 3 000 m2/m3 au lieu de 30 à 300 m2/m3. Le présent procédé permet le dégazage sélectif de tous les gaz radioactifs y compris les gaz nobles. Le présent procédé permet la gestion complète des rejets gazeux du stockage des gaz comprimés pour un traitement ou une utilisation ultérieure éventuelle à l'aide de zéolithes pour en faire des déchets solides. Le présent procédé monté sur les systèmes de ventilation permet la dilution possible de la contamination de l'enceinte par un système a double opportunités d'évacuation. Le présent procédé utilisé pour le traitement des rejets gazeux permet la gestion complète des gaz nobles. Le présent procédé utilisé pour le traitement des effluents gazeux des circuits des centrales nucléaires permet la gestion complète de leur gaz radioactifs ou dangereux pour l'environnement. Le présent procédé monté sur les circuits de récupération des gaz nocifs dégagés lors des traitements des circuits d'injection permet leur récupération et leur traitement.

La performance d'une séparation sur membrane est le résultat combiné des propriétés intrinsèques à la membrane : - sélectivité ; - perméabilité ; - paramètres opératoires, tels que les pressions, la température, l'agencement des écoulements dans les modules. Un autre paramètre important pour un procédé à membranes est la différence de pressions imposée des deux côtés de la membrane. Une augmentation de cette différence de pressions (soit en augmentant la haute pression soit en diminuant la basse pression) conduit à un accroissement de la force motrice pour la perméation et rend la séparation plus facile. Pour les applications liées à la séparation gazeuse, c'est souvent la pression basse du perméat, pression à laquelle le gaz est produit, qui constitue un paramètre important pour une optimisation, la pression haute étant généralement imposée par les procédés en amont. Du point de vue des performances de séparation sur membrane, il est souhaitable que la pression basse soit la plus faible possible. Selon un autre aspect avantageux, le procédé de tri au moyen d'une pluralité de membranes, tel que décrit ci-dessus pour une centrale nucléaire, peut aussi être utilisé dans d'autres types d'installations industrielles, et notamment des usines chimiques. Le nombre et le type de membranes seront choisis en fonction des éléments à filtrer et à trier. Bien que la présente invention ait été décrite en référence à des modes de réalisation particuliers de celle-ci, il est entendu qu'elle n'est pas limitée par ces modes de réalisation, mais qu'au contraire un homme du métier peut y apporter toutes modifications utiles sans sortir du cadre de la présente invention telle que définie par les revendications annexées.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Procédé de filtration d'effluents gazeux d'une installation industrielle, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - fournir un effluent gazeux d'une installation industrielle, ledit effluent gazeux étant composé d'un mélange de gaz, - filtrer les éléments nocifs dudit effluent gazeux par séparation membranaire à travers une pluralité de membranes, ladite séparation membranaire étant réalisée par tamisage, sorption et/ou diffusion, chaque membrane étant adaptée à filtrer un élément nocif spécifique, - trier lesdits éléments nocifs filtrés et les stocker dans des réservoirs de 10 stockage séparés, et - évacuer ledit effluent gazeux traité vers l'atmosphère.

   2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit effluent gazeux à traiter est composé des fumées d'une installation industrielle après un accident. 15

   3.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit effluent gazeux à traiter est composé des fumées d'une installation industrielle en cours de fonctionnement. 20

   4.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit effluent gazeux à traiter est extrait d'un système de ventilation.

   5.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit effluent gazeux à traiter comprend des fumées issues d'un incendie. 25

   6.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit effluent gazeux à traiter comprend des aérosols issus des produits de fission.

   7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit effluent gazeux à traiter a une température supérieure à la température de l'environnement extérieur à la centrale, et notamment supérieure à 40°C.

   8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit effluent gazeux à traiter a un débit de traitement supérieur à 1 kg/s, notamment supérieure à 3,5 kg/s.

   9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit effluent gazeux à traiter a une pression supérieure à 1 bar, notamment supérieure à 10 bar.

   10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits réservoirs de stockages sont des réservoirs de stockage de gaz contenant des zéolithes.

   11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 dans lequel lesdites membranes sont formées à base de céramique, tel que le carbure de silice, de tungstène ou de titane, de kevlar et/ou de polymère, tel que le PEEK (polyétheréthercétone) ou le PTFE (polytétrafluoroéthylène).

   12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit procédé est du type passif fonctionnant sans apport d'énergie extérieure.