Innovative sodium cleaning process using saline solutions

Procédé de lavage du sodium innovant utilisant des solutions salines

CEA, DES, IRESNE, DTN, Cadarache, F-13108, Saint-Paul-lez-Durance, France

Abstract

During the development of NOAH process at CEA in the 1980s, the addition of sodium hydroxide to water was identified as an interesting way to moderate the kinetics of the sodium-water reaction. Based on these observations, studies were launched at CEA in 2007 with the aim of developing an innovative process for treating remaining sodium in the components of a sodium fast reactor (SFR). This process would have the following advantages: control of the sodium-water reaction and limitation of its effects by adding an appropriate salt; flexibility and increase in treatment rates by rapid immersion of the components.

In order to overcome the corrosive nature of sodium hydroxide, new salts were studied. Several salts appeared promising in that, for some of them, the reaction no longer generates a shock wave despite an excess of water, the kinetics are slowed down and the release of energy occurs gradually in the reaction medium. Following these results, new experimental campaigns were launched and enabled to identify the influential parameters and to quantify the effects of two salts on the moderation of the sodium-water reaction: tetrasodium EDTA and sodium acetate.

Résumé

Lors du développement du procédé NOAH au CEA dans les années 1980, l’ajout d’hydroxyde de sodium dans l’eau a été identifié comme une voie intéressante pour modérer la cinétique de la réaction sodium-eau. Sur la base de ces observations, des études ont été lancées au CEA en 2007 dans l’objectif de développer un procédé innovant de traitement du sodium des composants d’un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium (RNR-Na). Ce procédé présenterait les avantages suivants : maîtrise de la réaction sodium-eau et limitation de ses effets par l’ajout d’un sel approprié ; flexibilité et augmentation des cadences de traitement par l’immersion rapide des composants.

Afin de s’affranchir du caractère corrosif de la soude, de nouveaux sels ont été étudiés. Plusieurs sels sont apparus prometteurs dans la mesure où, pour certains d’entre eux, la réaction ne génère plus d’onde de choc malgré un excès d’eau, la cinétique est ralentie et la libération d’énergie se fait progressivement dans le milieu réactionnel. Suite à ces résultats, de nouvelles compagnes expérimentales ont été lancées et ont permis d’identifier les paramètres influents et de quantifier les effets de deux sels sur la modération de la réaction sodium-eau : l’EDTA tétrasodique et l’acétate de sodium.