Étude expérimentale de l'écoulement de poudres en four tournant

Marie Debacq (1, 2) , Sandrine Boutin (3) , Didier Hartmann (3) , Jean-Léon Houzelot (2) , Denis Ablitzer (1)

1 IJL - Institut Jean Lamour
2 LRGP - Laboratoire Réactions et Génie des Procédés
3 COGEMA

Au cours du cycle du combustible nucléaire, l'uranium sous forme d'hexafluorure est enrichi par diffusion gazeuse. A la sortie de l'usine d'enrichissement, l'UF6 appauvri doit être converti en U3O8 pour permettre un stockage garantissant la sécurité (conversion réalisée par COGEMA) ; tandis que l'UF6 enrichi est converti en UO2 pour la fabrication des pastilles destinées aux réacteurs des centrales nucléaires (fabrication réalisée par F.B.F.C.). Ces deux conversions sont en réalité identiques (U3O8 est un produit intermédiaire de la transformation UF6 -> UO2). Elles sont réalisées dans des réacteurs très similaires : l'UF6 est hydrolysé en phase gazeuse dans un réacteur vertical, puis l'UO2F2 solide formé est converti en U3O8 solide (ou UO2 solide) dans un four tournant légèrement incliné par rapport à l'horizontale. La modélisation de la partie "four tournant" passe entre autres par une bonne connaissance de l'écoulement du solide le long de ce four. Des mesures de distribution des temps de séjour par traçage radioactif ont été réalisées dans les deux fours industriels en faisant varier la vitesse de rotation du tube et le débit d'alimentation. La méthode consiste à faire une injection de type créneau ou impulsion d'UF6 enrichi, et à mesurer les réponses en entrée et en sortie du four tournant, à l'aide de détecteurs à scintillation (mesure du rayonnement gamma). L'analyse des courbes de D.T.S. obtenues permet d'apprécier l'importance de la dispersion de la distribution et de vérifier que le comportement du four est proche de celui d'un réacteur piston. On note un comportement particulier lorsque le tube tournant est muni de chicanes ; son étude sera complétée par des observations en maquette froide. Par ailleurs l'évolution du temps de séjour moyen en fonction du débit d'alimentation et de la vitesse de rotation est une information précieuse pour la modélisation globale du procédé. Elle devrait permettre en outre de remonter au profil de chargement de chacun des fours.

Domaines: Génie des procédés

Marie Debacq, Sandrine Boutin, Didier Hartmann, Jean-Léon Houzelot, Denis Ablitzer. Étude expérimentale de l'écoulement de poudres en four tournant. 1er Congrès Français Traceurs et Méthodes de Traçage, Nov 1998, Nancy, France. 12-61, pp.267-272 Récents Progrès en Génie des Procédés. ⟨hal-01500250⟩