Application des procédés de carbonatation et dissolution au traitement d'un mélange de NaK métallique et oxydé – ALMANAK

Dès 1957, la France s’est orientée vers le développement de la filière des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na) afin d’optimiser l’utilisation des réserves en uranium et ainsi de fournir de l’énergie électrique sur plusieurs siècles. Le sodium a été choisi comme fluide caloporteur car il possède d’excellentes propriétés neutronique, thermique, électrique ou encore acoustique. Cependant, il a pour inconvénient d’être réactif à l’air et à l’eau. Le parc nucléaire Français compte trois RNR-Na ayant fonctionné entre 1962 et 2009, i.e. : RAPSODIE, PHENIX et SUPERPHENIX. Ces trois RNR-Na font actuellement l’objet d’opérations d’assainissement et de démantèlement. Dans ce contexte, des procédés physico-chimiques sont mis en œuvre pour traiter le sodium des RNR-Na afin de le transformer en composés stables et possédant un exutoire connu. La carbonatation est un de ces procédés et permet de traiter de manière lente et contrôlée les films, les oxydes et les rétentions massiques de sodium des RNR-Na. La maîtrise des paramètres de carbonatation permet de l’exploiter à l’échelle industrielle en France et à l’international. Le procédé de carbonatation bénéficie d'un important retour d'expérience : il a été transposé au traitement de composants des RNR-Na contenant un alliage sodium-potassium (NaK). Des études antérieures ont permis d'adapter le procédé de carbonatation au traitement du NaK métallique ou oxydé, mais cela a conduit à des réactions chimiques non maîtrisées et à des incidents, soulevant un enjeu majeur vis-à-vis de la sûreté des opérations d'assainissement et de démantèlement.
L'objectif du projet ALMANAK est alors d'étudier les mécanismes de la carbonatation d'un mélange de NaK métallique et oxydé, représentatif de celui des composants des RNR-Na : ces investigations permettront d'optimiser les paramètres du procédé et proposer un traitement complet (dissolution des carbonates) pour une future application industrielle.