Traitement des eaux de centrale nucléaire au moyen de résines échangeuses d'ions
Résumé
Afin de garantir la qualité de l'eau dans les centrales nucléaires, celle-ci est traitée au moyen de résines échangeuses d'ions (REI). Pour améliorer l'efficacité du procédé d'épuration et limiter la quantité de déchets produits, il faut pouvoir prédire le fonctionnement des REI. Pour cela, un outil logiciel de simulation du comportement des REI, OPTIPUR, est développé dans le cadre d'une collaboration EDF-MINES Paristech. L'approche retenue pour cet outil est une simulation de transport réactif 1D en milieu poreux, avec un transport de type convectif-dispersif entre les billes de REI et diffusif dans une couche d'eau immobile autour des billes de REI, l'équilibre chimique étant considéré atteint dans les différentes zones. Dans ce modèle, le coefficient de transfert de masse (k) permet de caractériser la limitation au transfert dans la couche d'eau immobile. Il s'agit d'un paramètre d'ajustement à définir. Des valeurs de k ont été mesurées expérimentalement dans le cadre d'un échange binaire. Pour cela, des mesures de fuite cinétique initiale en sortie de petites colonnes de REI ont été réalisées. L'étude s'est ensuite attachée à tester l'influence de différents paramètres sur le k. Ainsi, la variation de la concentration en entrée dans la gamme étudiée n'a pas d'influence sur le coefficient de transfert de masse qui reste constant. À l'inverse, une augmentation de la vitesse de Darcy et donc du nombre de Reynolds fait augmenter le coefficient de transfert de masse. En outre, cette augmentation est cohérente avec les résultats obtenus à l'aide de la corrélation de Dwivedi & Upadhyay réputée applicable à l'échange d'ions à l'état de trace. À partir des coefficients de transferts de masse obtenus en échange binaire, et en connaissant le nombre de sites d'échange et l'affinité relative de la résine, OPTIPUR permet de simuler le fonctionnement des REI au cours du temps. Des courbes peuvent être obtenues présentant la concentration en sortie de colonne en fonction du temps et il est ainsi possible de prévoir la saturation et donc la durée d'utilisation d'une REI dans le cadre d'un échange binaire.