Service d’Etude en Vitrification et Procédés haute Température

Journées GDR ThermatHT11-12 janvier 2016 - ICSM

Isabelle Bisel – Florence Bart

Durabilité

Génie des Procédés

Science des Matériaux

H2O

SEVT

Verre A&D

50’s

60’s

Choix des verres borosilicatés

Pot métalique chauffé par induction (PIVER)

Vitrification en 2 étapes70’s

2001

CCIM

Pilot

2004

R7 Démarrage1986

T7 Démarrage1992

CF dans R72010

AVM Démarrage1978

Verre UOX

Verre Piver

1994

Verre AVM

Verre UMo

La vitrification : une longue histoire Développement de la vitrification industrielle

Procédé en 2 étapes (calcination vitrification), pot chauffé par induction

Procédé en 2 étapes, creuset froid chauffé par induction (CF)

Vers la vitrification en 1 étape – inCAN(MA et A&D)

GDR TermatHT – 11/12 janvier 2018 - ICSM

La carte d’identité du SEVT

Service « historique » à Marcoule depuis 1960 environMétiers : Chimie, Génie Chimique, Génie des Procédés, Science des matériaux,

Modélisation atomistique, chimique et multi-physique (thermique, électromagnétique

et hydraulique)

Continuité de l’activité de R&D en vitrification et développement de procédés HT

Démarche intégrée {Formulation – Procédé – CLT} & {Verres actifs et simulés}

Partenariats industriels Historique avec AREVA verres nucléaires français (partenariat LCV)

• Formulation, développement des procédés pot chaud et creuset froid

• « Bailleur de Procédé » & Soutien continu à l’exploitant (ex- et in-situ)

Pérenne avec la DAM

• Incinération des déchets alpha

• Vitrification des effluents actifs et développement de fours

Valorisation des compétences : four à induction, formulation de verres, CLT

Collaborations académiques et internationalesInternes DEN : DMRC, DPC, DM2S et DDCC

Laboratoires universitaires et CNRS dans des domaines variés : géochimie,

physico-chimie des matériaux (irradiation), modélisation multi-physique, technologie

des torches à plasma…

Etranger : Europe H2020, JRC, INE, Laboratoires américains (PNNL), JAEA , AIEA,

Russie, Italie, UK

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Développement des procédés de traitement /

conditionnement des déchets Pour les déchets HAVL, MAVL (solides ou liquides) actuels

(AREVA La Hague, CEA Valduc) et anciens (A&D LH et Mar)

Grâce à un développement continu de procédés et de

technologies de vitrification et d’incinération

De la formulation des matrices de confinement jusqu’au Livre

de procédé + soutien continu à l’exploitant

Comportement à long terme des matériaux Thermique, sous auto-irradiation et lixiviation

Dynamique moléculaire, modèles mécanistiques et

opérationnels

Physico-chimie des matériaux de haute activité

(APM puis Atalante depuis 2001)Verres dopés, combustibles usés, corium

Les missions du SEVT

| PAGE 4GDR TermatHT – 11/12 janvier 2018 - ICSM

Les moyens du SEVT

GDR TermatHT – 11/12 janvier 2018 - ICSM

Démarche de formulation d’un verre de

confinement

Matériau Procédé

Durabilité

Taux de charge

Homogénéité

Solubilité

Redox

Réactivité

Température

Tg

Propriétés physiques

Domaine de composition

Faisabilité technique

Paramètres garantie qualité produit

Démonstration échelle 1

Livre de procédé

Tenue à la corrosion par l’eau

Stabilité thermique

Stabilité sous irradiation

Processus fortement soutenu par la R&D de base et la modélisation multiéchelles

PIVER Glass UOX Glass

AQ047 Specification

FP from graphite-gas

reactor fuel

D&D Glass

New UOX Glass UMO Glass UOX Glass

19

86

19

69

19

94

200 7

2011

D&D GlassAQ061 Specification

Hot crucible melter Cold crucible

melterCold crucible melter

AQ060 Specification

FP from high burnup fuel

Cold crucible melter

2012FP from

graphite-gas

reactor fuel 19

79 FP from

Phenix

reactor fuel

Hot crucible melter

AQ016

Specification

FP from PWR fuel

AVM Glass

AQ059 Specification

Legacy waste

AQ063 Specification

Historique des spécifications de verres de confinement implémentés à l’échelle industrielle

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LMPA Christophe Jegou

Elaboration et caractérisation des

matériaux de haute activité

LCLT Frédéric Angeli

Comportement à long terme des

verres nucléaires (simulés)

LDMC Olivier Pinet

Formulation et caractérisation des

matrices de conditionnement

Florence Bart, Isabelle Bisel (Adjointe)

Christian Ladirat (Expert internat.), Stéphane Gin (DR)

LDPV Sophie Schuller

Développement des procédés de

vitrification

LPTI Florent Lemont

Développement des procédés

d’incinération et d’incinération-

vitrification

111 Présents

81 Permanents

(49 A1, 32 A2)

17 Doctorants

6 salariés AREVA

L’organisation du SEVT

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Compétences

Physico-chimistes / matériaux

Modélisation statistique

Missions :

Concevoir, formuler, élaborer et caractériser des matrices vitreuses et céramiques

Laboratoires en milieu non radioactif pour l’élaboration et la caractérisation des

solides et des verres en fusion

Etudes scientifiques pour asseoir les réponses aux besoins opérationnels

LDMC Olivier PinetLaboratoire d’étude et de Développement des Matrices de

Conditionnement

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Compétences

Chimistes Physico- et Géo-

chimistes

Modélisation

Missions :

Mener en inactif les études de

comportement à long terme

des verres / stockage

Construire les modèles de

comportement des matériaux

LCLT Frédéric AngéliLaboratoire d’étude du Comportement à Long Terme des

Matériaux

GDR TermatHT – 11/12 janvier 2018 - ICSM

Compétences

Physiciens, Chimistes et

Physico-chimistes / matériaux

Missions :

Déterminer le comportement des matériaux actifs

(verres, céramiques, vitrocéramiques et combustibles

usés) : comportement sous auto-irradiation,

comportement sous eau.

DHA dans l’installation Atalante :

Deux chaînes blindées

élaboration de verre et de céramique et

caractérisation

Deux laboratoires de haute activité

caractérisation du solide et analyse des

liquides

LMPA Christophe JegouLaboratoire d’étude des Matériaux

et Procédés Actifs

Verres dopés Cm

MOX Spent fuel

Mini-pilote de vitrification

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Compétences

Physico-chimistes,

Génie des Procédés

& modélisation

Missions :

LDPV Sophie Schuller

Laboratoire de Développement des Procédés de Vitrification

Petit creuset froid

MicroverrePilote échelle 1Simulation

Développement des

technologies

GDR TermatHT – 11/12 janvier 2018 - ICSM

Compétences

Chimistes, Physico-chimistes

et Génie des Procédés

Modélisation procédé

Missions :

Procédés

d’incinération/vitrification

ainsi que les technologies

associées

Procédés plasma

LPTI Florent Lemont

Laboratoire d’étude des Procédés Thermiques Innovants

AIR

AIR

AIR

Filtr

e é

lectr

osta

tiq

ue

FILTRE

THE

HT

Cheminée

Extr

acte

ur

Postcombustion

(1100°C)

Refroidisseur

Co

lon

ne d

e

lavag

e

AIR

AIR

AIR

Filtr

e é

FILTRE

THE

HT

ée

°C)

Co

lon

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lavag

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Déchets

Torches

à plasma

Verre

Métal

Déchets

Torches

à plasma

Verre

Métal

AIR

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Cheminée

Extr

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Postcombustion

(1100°C)

Refroidisseur

Co

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Co

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Déchets

Torches

à plasma

Verre

Métal

Déchets

Torches

à plasma

Verre

Métal

Métal

Verre

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Merci pour votre attention

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