FR2855649A1 - Element creux en fonte destine a etre assemble de facon etanche a un corps annexe, procede de fabrication d'un tel element et conteneur pour matieres radioactives. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un conteneur (1) pour matières radioactives comprenant une capacité se présentant sous la forme d'un élément creux (4) disposant à une extrémité ouverte (6a) d'un corps principal creux (6), d'un insert en acier (12) prévu pour être assemblé avec un couvercle (2), chaque insert étant solidarisé à l'extrémité ouverte à l'aide d'une zone de liaison (14) formée par réaction chimique entre la fonte et l'acier.L'invention se rapporte également à un élément creux (4), ainsi qu'à son procédé de fabrication.

Description

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ELEMENT CREUX EN FONTE DESTINE A ETRE ASSEMBLE DE FA ON ETANCHE A UN CORPS ANNEXE, PROCEDE DE FABRICATION D'UN

TEL ELEMENT ET CONTENEUR POUR MATIERES RADIOACTIVES

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte de façon générale à tout élément creux destiné à être assemblé de façon étanche à au moins un corps annexe, cet élément comprenant un corps principal creux en fonte 15 réalisé par coulée et disposant d'au moins une extrémité ouverte permettant l'accès à un espace intérieur de ce corps principal.

A titre d'exemples illustratifs, cet élément peut être du type tronçon de tuyauterie en 20 fonte destiné à être assemblé à un autre tronçon de tuyauterie, capacité en fonte d'un conteneur pour matières radioactives destinée à être obturée à l'aide d'un couvercle, ou encore toute autre capacité en fonte nécessitant d'être obturée de manière étanche par un 25 corps annexe.

A ce titre, l'invention concerne également un conteneur pour matières radioactives telles que des déchets ou des matières nucléaires exothermiques, le conteneur étant essentiellement constitué d'une 30 capacité prenant la forme d'un élément creux tel que celui décrit cidessus, à l'intérieur duquel sont aptes B 14300.3 AP à être logées les matières radioactives. Dans un tel cas, l'invention trouve alors une application toute particulière dans les domaines du traitement et du conditionnement de déchets nucléaires.

Par ailleurs, l'invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'un tel élément creux.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Dans le domaine technique des conteneurs 10 pour matières radioactives, plusieurs réalisations ont déjà été proposées.

On connaît tout d'abord des conteneurs pour matières radioactives dont la capacité et le couvercle sont assemblés par soudage. Si cette technique employée 15 reste globalement satisfaisante pour des conteneurs réalisés en aciers ordinaires ou en aciers inoxydables, elle n'est cependant pas adaptée à des conteneurs réalisés en fonte, ce matériau étant pourtant celui requis en raison de sa possibilité d'être obtenu par 20 recyclage d'éléments métalliques très faiblement contaminés et de coûts peu élevés, provenant du démantèlement d'installations nucléaires.

En effet, seules des soudures de faibles épaisseurs, à savoir ne dépassant pas 5 à 6 mm, peuvent 25 être envisagées sur de la fonte. Or de manière générale, les contraintes de conditionnement de matières radioactives imposent une soudure qui s'étend sur la pleine épaisseur du conteneur, qui est habituellement comprise entre environ 30 et 130 mm.

Dans l'art antérieur, il a également été proposé d'interposer un joint métallique entre le B 14300.3 AP couvercle et la capacité assemblés par boulonnage, le joint étant conçu de façon à présenter des caractéristiques techniques satisfaisantes pendant une durée limitée, de l'ordre de quelques dizaines 5 d'années. Néanmoins, outre l'existence d'une contrainte de limitation dans le temps d'un tel joint métallique, cette solution s'avère peu performante lorsque le conteneur est entreposé dans un environnement corrosif.

En effet, l'épaisseur de matière disponible à l'avancée 10 du front de corrosion est faible, et réduit considérablement la période durant laquelle une étanchéité acceptable est conservée entre le couvercle et la capacité du conteneur.

Pour remédier aux inconvénients cités ci15 dessus, il a enfin été proposé, par le demandeur, un conteneur en fonte comportant un couvercle fixé par scellement sur la capacité, par projection de plomb fondu dans une rainure formée par le couvercle et cette même capacité du conteneur. Lors de la mise en ouvre 20 d'une telle technique décrite dans le document FR- A-2 733 966, le plomb coulé se solidifie dans la rainure prévue à cet effet, et forme un élément de fixation solidarisant les deux composants principaux du conteneur. Notons que la solidarisation de ces éléments 25 provient essentiellement de la géométrie particulière de la rainure, présentant au niveau de la capacité une surface latérale à deux portions inclinées par rapport à la verticale selon des angles aigus et opposés, de manière à créer un effet de coin empêchant le couvercle 30 de se désolidariser de cette capacité.

B 14300.3 AP Cependant, il a été remarqué qu'avec un tel agencement, la liaison mécanique obtenue entre le couvercle et la capacité n'était pas totalement satisfaisante, provoquant ainsi des incertitudes quant 5 à la présence d'une étanchéité parfaite entre ces deux éléments, et par conséquent des doutes concernant la présence d'une isolation sûre des matières radioactives à l'intérieur du conteneur.

De plus, le joint en plomb obtenu n'est en 10 aucun cas adapté pour supporter des températures élevées, et ne peut par conséquent pas autoriser le stockage de matières nucléaires exothermiques. En effet, le température de fusion du plomb n'étant que de 327 C, cette valeur fait alors office de limite à ne 15 pas dépasser pour conserver un maintien mécanique entre les deux éléments principaux constituant le conteneur, cette valeur pouvant même être réduite en raison de la forte baisse des caractéristiques mécaniques du plomb au-delà d'une certaine température.

Il est d'autre part indiqué qu'au moins une partie des problèmes exposés ci-dessus, rencontrés dans le domaine spécifique des conteneurs pour matières radioactives, peut être rencontrée de façon analogue dans l'ensemble des domaines techniques mettant en 25 oeuvre un élément creux destiné à être assemblé de façon étanche à au moins un corps annexe, et comprenant un corps principal creux en fonte.

EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer un 30 élément creux destiné à être assemblé de façon étanche à au moins un corps annexe, cet élément creux remédiant B 14300.3 AP au moins partiellement aux inconvénients mentionnés cidessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur.

D'autre part, un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un tel élément creux.

Enfin, l'invention a également pour but de présenter un conteneur pour matières radioactives comprenant une capacité en fonte fermée par un couvercle, la capacité étant un élément creux tel que 10 celui répondant au but mentionné ci-dessus.

Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un élément creux destiné à être assemblé de façon étanche à au moins un corps annexe, l'élément comprenant un corps principal creux en fonte réalisé 15 par coulée et disposant d'au moins une extrémité ouverte permettant l'accès à un espace intérieur du corps principal. Selon l'invention, l'élément creux dispose en outre, à chaque extrémité ouverte du corps principal creux, d'un insert en acier prévu pour être 20 assemblé avec le corps annexe, chaque insert en acier étant solidarisé à l'extrémité ouverte associée à l'aide d'une zone de liaison formée par réaction chimique entre la fonte et l'acier.

Avantageusement, l'élément creux selon 25 l'invention comporte un insert en acier permettant de servir de pièce intermédiaire entre le corps principal en fonte et le corps annexe à rapporter. Ainsi, principalement dans le cas d'un assemblage par soudage du corps annexe, les problèmes de fixation liés à la 30 présence de fonte sont totalement réduits à néant, en ce sens que cette fonte n'est plus directement utilisée B 14300.3 AP pour assurer la liaison entre l'élément creux et ce même corps annexe.

Au contraire, cette fonction de liaison est assurée par l'insert en acier, dont les excellentes 5 propriétés de soudabilité permettent d'envisager très favorablement la fixation étanche entre l'élément creux et le corps annexe.

De plus, le fait que la fonte coulée du corps principal creux soit capable de réagir 10 chimiquement avec l'acier d'un insert, permet la formation d'une zone de liaison constituée de composés intermétalliques assurant une véritable liaison métallurgique étanche entre d'une part le corps principal creux, et d'autre part l'insert en acier 15 concerné.

Avec cet agencement particulier selon l'invention, la fiabilité du maintien de façon étanche d'un corps annexe sur l'élément creux peut donc être extrêmement élevée, notamment en raison de la présence 20 conjointe de la zone de liaison et d'une fixation classique entre l'insert en acier et le corps annexe à rapporter, cette liaison classique prenant de préférence la forme d'une simple soudure.

A ce titre, il est précisé que l'étanchéité 25 pouvant être procurée par l'élément creux selon l'invention est largement plus satisfaisante que celle obtenue avec la solution décrite dans le document FR-A2 733 966. En effet, les moyens de scellement prévus dans cet art antérieur prennent la forme de plomb coulé 30 dans une rainure en fonte, cette dernière disposant d'une géométrie spécifique assurant le maintien du B 14300.3 AP couvercle sur la capacité du conteneur, lorsque le plomb est solidifié dans la rainure. Or, aucune réaction chimique ne se produit entre le plomb et la fonte en raison de l'inexistence de composés 5 intermétalliques fer-plomb, cette propriété interdisant ainsi la présence de ce type de composés au niveau de l'interface entre les moyens de scellement et la rainure. Par conséquent, aucune liaison métallurgique rigide n'étant prévue entre d'une part les moyens de 10 scellement et d'autre part le couvercle et la capacité du conteneur, la liaison obtenue entre le couvercle et la capacité n'est pas en mesure d'autoriser une résistance mécanique acceptable, ni même une étanchéité durable entre ces deux éléments principaux du 15 conteneur.

Bien entendu, comme mentionné précédemment, l'utilisation de l'élément creux selon l'invention n'est pas limitée à une capacité de conteneur pour matières radioactives, mais concerne tout élément creux 20 destiné à être assemblé de façon étanche à au moins un corps annexe et comprenant un corps principal creux en fonte. A titre d'exemples indicatifs, il peut s'agir d'un tronçon de tuyauterie en fonte destiné à être assemblé à un autre tronçon de tuyauterie, ou encore de 25 toute capacité en fonte nécessitant d'être obturée de manière étanche par un corps annexe.

Préférentiellement, le corps principal creux est de forme sensiblement cylindrique, et s'étend selon un axe principal longitudinal en délimitant 30 l'espace intérieur de forme également sensiblement cylindrique, et chaque insert en acier présente B 14300.3 AP sensiblement la forme d'une couronne d'axe identique à l'axe principal longitudinal du corps principal creux.

Ainsi, chaque insert en acier est de préférence agencé de manière à prolonger le corps 5 principal creux, selon l'axe principal longitudinal de ce dernier.

On peut indifféremment prévoir que le corps principal creux est réalisé de telle sorte qu'il dispose d'une unique extrémité ouverte équipée d'un 10 insert en acier et d'une extrémité obturée opposée à l'extrémité ouverte, ou de telle sorte qu'il dispose de deux extrémités ouvertes opposées étant chacune équipée d'un insert en acier. A cet égard, la première solution décrite sera préférée pour réaliser des éléments creux 15 du type capacité, tandis que la seconde solution sera préférée pour réaliser des éléments creux du type tronçon de tuyauterie. Naturellement, la seconde solution proposée pourrait également être adaptée afin de constituer une capacité quelconque.

De manière préférentielle, chaque zone de liaison dispose d'une épaisseur moyenne comprise entre 10 pm et 5 mm, ce qui permet de disposer d'une liaison durablement résistante et étanche entre le corps principal creux et l'insert en acier concerné.

En outre, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un élément creux tel que celui décrit précédemment, ce procédé comprenant les étapes successives consistant à : - mettre en place chaque insert en acier 30 dans un moule du corps principal creux, et B 14300.3 AP - couler de la fonte dans ce moule afin d'obtenir le corps principal creux ainsi que chaque zone de liaison formée par réaction chimique entre la fonte et l'acier.

Préférentiellement, l'étape consistant à mettre en place chaque insert en acier est suivie d'une étape de préchauffage de chaque insert en acier, et précédée d'une étape de préparation d'une surface de contact de l'insert en acier, destinée à être en 10 contact avec la fonte coulée.

De plus, l'étape de préparation de surface est de préférence réalisée à l'aide d'au moins une technique de préparation prise parmi le groupe constitué des techniques mécaniques, chimiques et 15 électrochimiques de préparation de surfaces, et des techniques de dépôt de couche de matériaux métalliques.

D'autre part, l'étape consistant à couler de la fonte dans ledit moule est réalisée de telle sorte que la fonte versée dans le moule s'écoule 20 également dans un dégorgeoir de volume déterminé et communiquant avec le moule, de manière à provoquer un chauffage de chaque insert en acier ainsi qu'un lavage de chaque surface de contact.

Enfin, l'invention a pour objet un 25 conteneur pour matières radioactives comprenant une capacité en fonte fermée par un couvercle, cette capacité étant un élément creux tel que celui décrit précédemment.

D'autres avantages et caractéristiques de 30 l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.

B 14300.3 AP

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Cette description sera faite au regard des

dessins annexés parmi lesquels; - la figure 1 représente une vue 5 schématique en coupe d'un conteneur pour matières radioactives, ce conteneur disposant d'une capacité prenant la forme d'un élément creux selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, - la figure 2 représente une vue 10 schématique partielle en coupe d'un circuit de tuyauterie comprenant une pluralité de tronçons de tuyauterie, ces derniers prenant chacun la forme d'un élément creux selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention, et - les figures 3a à 3c représentent schématiquement en coupe différentes étapes du procédé de fabrication de l'élément creux représenté sur la figure 1, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention.

EXPOSÉ DETAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES En référence à la figure 1, on voit un conteneur 1 pour matières radioactives, selon un mode de réalisation préféré de l'invention.

Comme on peut l'apercevoir sur cette 25 figure, la conteneur 1 comprend une capacité fermée par un couvercle 2, la capacité étant constituée par un élément creux 4, également objet de la présente invention, et se présentant sous la forme d'un premier mode de réalisation préféré.

B 14300.3 AP L'élément creux 4 du conteneur 1 comprend un corps principal creux en fonte 6, ce dernier étant de forme sensiblement cylindrique et s'étendant selon un axe principal longitudinal 8, en délimitant un 5 espace intérieur 10 également de forme sensiblement cylindrique, dans lequel peuvent être placées les matières radioactives (non représentées). De préférence, le corps 6 et l'espace 10 présentent une section transversale respectivement en forme d'anneau 10 et en forme de disque.

Le corps principal 6 comprend, dans une partie supérieure, une unique extrémité ouverte 6a permettant l'accès à l'espace intérieur 10. De plus, le corps 6 dispose également d'une extrémité obturée 6b 15 opposée à l'extrémité ouverte 6a, cette extrémité obturée 6b se trouvant dans un partie inférieure du corps principal 6 et prenant la forme d'un fond plein du conteneur 1.

L'élément creux 4 est muni d'un insert en 20 acier 12 solidaire de l'extrémité ouverte 6a du corps principal 6, l'insert 12 et le corps 6 étant fixés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une zone de liaison 14 formée par réaction chimique entre la fonte coulée du corps principal 6 et l'acier de l'insert 12.

Comme on peut le voir sur la figure 1, l'insert en acier 12 prend de préférence la forme d'une couronne d'axe identique à l'axe principal longitudinal 8 du corps 6, et prolonge ce dernier selon le même axe.

En d'autres termes, l'insert en acier 12 fait saillie 30 vers le haut de l'extrémité ouverte 6a du corps 6, et dispose d'un diamètre extérieur et d'un diamètre B 14300.3 AP intérieur sensiblement identiques aux diamètres extérieur et intérieur du corps principal creux 6.

La zone de liaison 14, située sensiblement au niveau d'une surface inférieure de contact 12a de 5 l'insert 12, résulte d'une réaction chimique produite entre cet insert en acier 12, et le corps principal creux 6 réalisé par coulée de fonte.

De cette façon, la zone de liaison 14 assure une liaison mécanique rigide entre l'insert 12 10 et le corps 6 de l'élément creux 4, cette spécificité de l'invention participant à assurer une étanchéité parfaite du conteneur 1.

Effectivement, la fonte du corps 6 et l'acier de l'insert 12 sont aptes à réagir l'un avec 15 l'autre lorsque la fonte est encore liquide, de manière à former la zone de liaison 14 composée d'un alliage fer-carbone, obtenu par diffusion du carbone de la fonte vers l'acier. Une fois la réaction chimique terminée et le corps principal creux 6 totalement 20 solidifié, la zone de liaison 14 présente alors un gradient de carbone dans une direction allant du corps 6 vers l'insert 12, et la structure de cette zone de liaison 14 évolue depuis un mélange de ferrite et de perlite jusqu'à une fonte, en passant par une structure 25 d'acier eutectoïde puis hyper-eutectoïde.

La zone de liaison 14 disposera préférentiellement d'une épaisseur moyenne comprise entre 10 pm et 5 mm, et de préférence d'une épaisseur e d'environ 2 mm.

Par ailleurs, l'insert en acier 12 présente également une surface supérieure 12b parallèle et B 14300.3 AP opposée à la surface inférieure de contact 12a, cette surface supérieure 12b permettant l'assemblage de l'élément creux 6 avec le couvercle 2 du conteneur 1.

Dans le cas o le couvercle 2 est réalisé 5 en acier, une simple opération de soudage entre ce dernier et l'insert 14 permet d'effectuer la fermeture du conteneur 1, de sorte que les matières radioactives préalablement insérées dans l'espace intérieur 10 peuvent alors être confinées de manière sûre et 10 étanche.

A titre d'exemple indicatif, le cordon de soudure 16 assurant la liaison étanche et mécanique entre l'insert en acier 12 et le couvercle 2 peut être obtenu par des techniques classiques de soudage, telles 15 que le soudage TIG, le soudage à l'arc, etc. De plus, ce cordon de soudure 16 peut facilement s'étendre sur toute l'épaisseur du corps principal 6, comme représenté sur la figure 1.

Bien entendu, sans sortir du cadre de 20 l'invention, le couvercle 2 pourrait également être réalisé en fonte, et comporter un insert en acier permettant l'assemblage par soudage avec l'insert 12 de l'élément creux 4. Dans un tel cas, l'insert du couvercle serait alors lié au corps en fonte à l'aide 25 d'une zone de liaison formée par réaction chimique entre la fonte et l'acier.

Comme mentionné précédemment, l'élément creux selon l'invention n'est pas uniquement destiné à être utilisé en tant que capacité d'un conteneur pour 30 matières radioactives ou en tant que capacité quelconque en fonte destinée à être obturée à l'aide B 14300.3 AP d'un couvercle, mais peut aussi être employée, à titre d'exemple, en tant que tronçon de tuyauterie.

A cet égard et en référence à la figure 2, on peut voir un circuit de tuyauterie 100 comprenant 5 une pluralité de tronçons de tuyauterie, ces derniers prenant chacun la forme d'un élément creux 104 selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention.

Les éléments creux 104, sensiblement 10 identiques, sont assemblés deux à deux afin de constituer le circuit 100 prenant la forme d'une ligne continue à travers laquelle peut circuler un fluide quelconque (non représenté), de manière totalement étanche.

Chaque élément creux 104 comporte un principal creux en fonte 106, ce dernier étant de forme sensiblement cylindrique et s'étendant selon un axe principal longitudinal 108, en délimitant un espace intérieur 110 également de forme sensiblement 20 cylindrique, à travers lequel peut s'écouler le fluide.

Le corps principal 106 comprend deux extrémités ouvertes et opposées 106a et 106b, celles-ci permettant l'accès à l'espace intérieur 110.

Chaque élément creux 104 est muni d'un 25 insert en acier 112 solidaire de chacune des deux extrémités ouvertes 106a et 106b, chaque insert 112 étant fixé au corps 106 par l'intermédiaire d'une zone de liaison 114 formée par réaction chimique entre la fonte coulée du corps principal 106, et l'acier de 30 l'insert 112.

B 14300.3 AP Comme on peut le voir sur la figure 2, chaque insert en acier 112 d'un élément 104 prend de préférence la forme d'une couronne d'axe identique à l'axe principal longitudinal 108 du corps 106, et 5 prolonge ce dernier selon le même axe. En d'autres termes, les deux inserts en acier 112 font respectivement saillie des extrémités ouvertes 106a et 106b du corps 106, et disposent d'un diamètre extérieur et d'un diamètre intérieur sensiblement identiques aux 10 diamètres extérieur et intérieur du corps principal creux 106.

De la même façon que pour la zone de liaison 14 du premier mode de réalisation préféré décrit ci-dessus, chaque zone de liaison 114 résulte 15 d'une réaction chimique produite entre un insert en acier 112 et le corps principal creux 106 réalisée par coulée de fonte, et dispose d'une épaisseur moyenne comprise entre 10 pm et 5 mm, et de préférence d'une épaisseur e d'environ 2 mm.

Ainsi, chaque zone de liaison 114 assure une liaison mécanique rigide entre l'insert 112 et le corps 106 de l'élément creux 104, cette spécificité de l'invention participant à assurer une étanchéité parfaite du circuit de tuyauterie 100.

Par ailleurs, comme on peut l'apercevoir sur la figure 2, les éléments creux 104 définissant des tronçons de tuyauterie sont assemblés deux à deux à l'aide de cordons de soudure 116 établissant la liaison entre deux inserts 112 en regard l'un de l'autre, et 30 appartenant respectivement à deux éléments creux 104 distincts et directement consécutifs.

B 14300.3 AP Ici encore, à titre d'exemple indicatif, les cordons de soudure 116 du circuit de tuyauterie 100, assurant la liaison étanche et mécanique entre deux inserts 112, peuvent être obtenus par des 5 techniques classiques de soudage, telles que le soudage TIG, le soudage à l'arc, etc. De cette façon, à l'aide conjointement des zones de liaison 114 et des cordons de soudure 116, le fluide peut circuler de façon parfaitement étanche à 10 l'intérieur du circuit de tuyauterie 100.

En référence aux figures 3a à 3c, il va à présent être décrit différentes étapes d'un procédé de fabrication de l'élément creux 4, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention.

Naturellement, le mode de réalisation préféré du procédé de fabrication qui va être exposé ci-dessous pourra facilement être adapté par l'homme du métier, afin que ce dernier soit en mesure d'obtenir un élément creux 104, ou tout autre élément creux objet de 20 l'invention.

En se référant plus spécifiquement à la figure 3a, on voit un moule 20 du corps principal 6, réalisé de préférence en fosse et disposant d'une géométrie sensiblement complémentaire de celle désirée 25 pour l'élément creux 4.

Lors de la réalisation de ce procédé, il est d'abord préférable d'effectuer une étape de préparation de la surface de contact 12a de l'insert en acier 12, à savoir la surface destinée à être en 30 contact avec la fonte coulée.

B 14300.3 AP Pour ce faire, plusieurs solutions sont envisageables. On peut en effet préparer la surface 12a à l'aide d'une technique mécanique telle que le sablage, d'une technique chimique telle que le 5 dégraissage ou le décapage, d'une technique électrochimique ou encore d'un dépôt d'une couche de matériau métallique tel que le zinc ou le nickel. A titre d'exemple, la surface de contact 12a de l'insert 12 peut être nickelée afin d'éviter son oxydation lors 10 de sa montée en température et en présence d'air. Par ailleurs, les techniques possibles pour déposer la couche de matériau métallique sont prises parmi les techniques classiques de dépôt métallique, comme celle de galvanisation pour le dépôt de zinc. Bien entendu, 15 l'étape de préparation de la surface 12a peut consister en la combinaison de plusieurs des techniques mentionnées ci-dessus.

Une fois cette étape de préparation réalisée, l'insert en acier 12 est placé dans le fond 20 du moule 20, à un emplacement correspondant à sa position finale par rapport au corps principal creux 6 en fonte. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 3a, l'insert 12 en forme de couronne est placée de façon à remplir une partie inférieure du moule 20, ce 25 dernier étant en effet conçu de sorte que l'élément creux 4 obtenu à l'intérieur du moule 20 soit agencé dans une position retournée par rapport à sa position normale d'usage, dans laquelle l'insert 12 est situé vers le haut.

L'étape de mise en place de l'insert 12 peut être suivie d'une étape de préchauffage de cet B 14300.3 AP insert 12, et plus spécifiquement d'une étape de préchauffage à basse température de la surface de contact 12a, afin d'éviter son oxydation et de favoriser la formation de la zone de liaison 14. A 5 titre d'exemples indicatifs, le préchauffage peut s'effectuer autour de 400 C, à l'aide de colliers chauffants électriques ou de tout autre moyen assurant une telle fonction. Notons que cette opération peut être effectuée sous gaz neutre pour éviter totalement 10 les effets néfastes que pourrait provoquer une oxydation de la surface de contact 12a de l'insert en acier 12.

Ensuite, il est procédé à la coulée d'une fonte liquide 24 dans le moule 20 de forme sensiblement 15 annulaire.

Comme représenté sur la figure 3b, la fonte liquide 24, dont la température atteint par exemple 1350 C, est déversée dans le moule 20 par l'intermédiaire d'une rigole annulaire 22, agencée au20 dessus de ce moule 20.

Le remplissage est alors effectué selon la méthode de " coulée en pluie ", à savoir que la fonte 24 coulée au début de cette étape ne reste pas dans le moule 20, mais emprunte des canaux 26 afin de rejoindre 25 par gravité un dégorgeoir 28 situé en dessous du moule 20. A titre d'exemple indicatif, les canaux 26 sont au nombre de quatre et disposés à 90 autour du moule 20, et leurs emplacements par rapport à celui-ci sont définis de manière à ce que la fonte 24 vienne d'abord 30 en contact avec la surface 12a de l'insert 12, avant de les emprunter. De préférence, dans une direction B 14300.3 AP verticale parallèle l'axe principal longitudinal 8 du corps 6, les canaux 26 se situent sensiblement à la même hauteur que la surface de contact 12a de l'insert 12, lorsque ce dernier est positionné au fond du moule 20.

La coulée en excès et en continue peut ainsi permettre de chauffer et de laver la surface de contact 12a de l'insert 12, celle-ci ayant été préalablement nickelée.

La coulée d'un volume prédéterminé de fonte 24, correspondant sensiblement au volume du dégorgeoir 28, permet d'éliminer les impuretés présentes dansle moule 20, et de dissoudre rapidement la couche de nickel déposée sur la surface 12a, dans le but que 15 cette dernière soit propre et autorise une bonne réaction chimique avec la fonte 24. Le volume prédéterminé de fonte 24 coulé en excès peut notamment être fonction de la température optimale à atteindre pour la surface 12a, donc être fonction de paramètres 20 divers tels que de la superficie de la surface 12a, du débit de fonte 24, de la température de la fonte, etc. D'autre part, il est indiqué que les dimensions du dégorgeoir 28 peuvent également être déterminées en fonction de l'évolution de la 25 température de l'insert 12, lors de l'étape de coulée de la fonte liquide 24 ainsi que durant le refroidissement de celle-ci.

Lorsque le dégorgeoir 28 est totalement rempli de fonte liquide 24 comme illustré sur la figure 30 3b, l'étape de coulée est poursuivie jusqu'à ce que B 14300.3 AP l'intégralité du moule 20 soit comblé par cette même fonte 24.

Ensuite, pendant le refroidissement de la fonte 24 à l'intérieur du moule 20 en fosse, qui peut 5 durer de quelques heures à quelques jours en fonction des dimensions de l'élément creux 4 à fabriquer, il se produit une diffusion du carbone depuis la fonte du corps principal 6 vers l'acier de l'insert 12. La diffusion de carbone permet alors d'obtenir la zone de 10 liaison 14 en alliage fer-carbone, assurant une liaison mécanique et étanche, directement entre le corps principal creux 6 et l'insert en acier 12 comme le montre la figure 3c.

Il est précisé que la diffusion du carbone 15 s'opère tant que la fonte 24 dispose d'une température supérieure à 400 C. A ce titre, il est également indiqué que le confinement de la fonte liquide 24 dans le moule 20 permet de conserver celle-ci à haute température pendant une durée importante, de sorte que 20 la réaction chimique observée assure une parfaite liaison mécanique étanche entre le corps 6 et l'insert 12, sans pour autant avoir recours à une étape de chauffage permettant de maintenir la fonte 24 à la température de réaction souhaitée.

Comme mentionné ci-dessus dans la description du conteneur 1, la zone de liaison 14, obtenue suite à la mise en oeuvre d'un tel procédé, dispose d'une microstructure évoluant sur une épaisseur e d'environ 2 mm, depuis un mélange de ferrite et de 30 perlite jusqu'à une fonte, en passant par une structure d'acier eutectoïde puis hyper-eutectoide.

B 14300.3 AP Après refroidissement total, l'élément creux 4 est enfin extrait du moule 20 de façon connue et classique.

A titre d'exemple indicatif, lors de la 5 fabrication d'un élément creux 4 de 5 m de hauteur, de 1,2 m de diamètre moyen et de 45 mm d'épaisseur, de la fonte liquide 24 a été coulée pendant 80 secondes à 1350 C dans le moule 20 et dans le dégorgeoir 28 d'une capacité de 880kg de fonte. Par ailleurs, un 10 refroidissement progressif dans le moule 20 a permis de maintenir la fonte 24 au-desssus de 400 C pendant plus de 40 heures. Enfin, des tests réalisés ont permis de démontrer que la fonte solidifiée obtenue pour le corps principal creux 6 était du type fonte à graphite 15 sphéroïdal GS400-15.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier aux éléments creux 4, 104, au procédé de fabrication de l'élément creux 4 ainsi qu'au conteneur 1 pour matières 20 radioactives, qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

B 14300.3 AP

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Elément creux (4,104) destiné à être assemblé de façon étanche à au moins un corps annexe (2,104), ledit élément (4,104) comprenant un corps 5 principal creux en fonte (6,106) réalisé par coulée et disposant d'au moins une extrémité ouverte (6a,106a,106b) permettant l'accès à un espace intérieur (10,110) dudit corps principal (6,106), caractérisé en ce qu'il dispose en outre, à chaque extrémité ouverte 10 (6a,106a,106b) du corps principal creux (6, 106), d'un insert en acier (12,112) prévu pour être assemblé avec ledit corps annexe (2,104), chaque insert en acier (12,112) étant solidarisé à l'extrémité ouverte associée (6a,106a,106b) à l'aide d'une zone de liaison 15 (14,114) formée par réaction chimique entre la fonte et l'acier.

2. Elément creux (4,104) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps principal creux (6,106) est de forme sensiblement 20 cylindrique, et s'étend selon un axe principal longitudinal (8,108) en délimitant ledit espace intérieur (10,110) de forme également sensiblement cylindrique, et en ce que chaque insert en acier (12,112) présente sensiblement la forme d'une couronne 25 d'axe identique à l'axe principal longitudinal (8,108) dudit corps principal creux (6,106).

3. Elément creux (4,104) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque insert en acier (12,112) est agencé de manière à prolonger ledit 30 corps principal creux (6,106), selon l'axe principal longitudinal (8, 108) de ce dernier.

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4. Elément creux (4) selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le corps principal creux (6) est réalisé de telle sorte qu'il dispose d'une unique extrémité ouverte (6a) équipée 5 d'un insert en acier (12), une extrémité (6b) opposée à ladite extrémité ouverte (6a) étant obturée.

5. Elément creux (104) selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le corps principal creux (106) est réalisé de 10 telle sorte qu'il dispose de deux extrémités ouvertes opposées (106a,106b) étant chacune équipée d'un insert en acier (112).

6. Elément creux (4,104) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 15 en ce que chaque zone de liaison (14,114) dispose d'une épaisseur moyenne comprise entre 10 pm et 5 mm.

7. Procédé de fabrication d'un élément creux (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les 20 étapes successives consistant à : - mettre en place chaque insert en acier (12) dans un moule (20) du corps principal creux (6), et - couler de la fonte (24) dans ledit moule 25 (20) afin d'obtenir le corps principal creux (6) ainsi que chaque zone de liaison (14) formée par réaction chimique entre la fonte et l'acier.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape consistant à mettre en 30 place chaque insert en acier (12) est suivie d'une étape de préchauffage de chaque insert en acier (12).

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9. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape consistant à mettre en place chaque insert en acier (12) est précédée d'une étape de préparation d'une 5 surface de contact (12a) de l'insert en acier (12), destinée à être en contact avec la fonte coulée (24).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de préparation de surface est réalisée à l'aide d'au moins une technique de 10 préparation prise parmi le groupe constitué des techniques mécaniques, chimiques et électrochimiques de préparation de surfaces, et des techniques de dépôt de couche de matériaux métalliques.

11. Procédé selon l'une quelconque des 15 revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'étape consistant à couler de la fonte (24) dans ledit moule (20) est réalisée de telle sorte que la fonte (24) versée dans le moule (20) s'écoule également dans un dégorgeoir (28) de volume déterminé et communiquant 20 avec ledit moule (20), de manière à provoquer un chauffage de chaque insert en acier (12) ainsi qu'un lavage de chaque surface de contact (12a).

12. Conteneur (1) pour matières radioactives comprenant une capacité en fonte fermée 25 par un couvercle (2), caractérisé en ce que ladite capacité est un élément creux (4) selon l'une

quelconque des revendications 1 à 6.

13. Conteneur (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le couvercle (2) est en acier 30 et qu'il est assemblé sur la capacité par soudage sur l'insert en acier (12).

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