Calcinateur à tube tournant

Concevoir, fabriquer, contrôler et livrer un calcinateur à tube tournant destiné à évaporer l’eau, sécher les effluents et décomposer thermiquement les nitrates pour produire un calcinat compatible avec la vitrification. Le prototype fonctionne en conditions inactives ; sa conception doit néanmoins anticiper une transposition ultérieure en installation nucléaire.

Le système comprend notamment le tube et sa barre libre de décolmatage, les embouts supérieur et inférieur, la manchette gaz, le soufflet d’accostage, le four et ses unités de puissance, les motorisations, le châssis avec bac de rétention, les capteurs et le coffret électrique.

Caractéristiques principales

• Tube de diamètre intérieur 170 mm, diamètre extérieur 200 mm, épaisseur 15 mm ; longueur chauffée de 900 mm, répartie en trois zones de 250, 250 et 400 mm.
• Pente du calcinateur : 3 %. Chauffage d’une puissance installée minimale de 15 kW, répartie en trois zones indépendantes de 5 kW.
• Tube et barre de décolmatage en Uranus 65 (option 1, privilégiée) ou en acier inoxydable 310S (option 2, sous réserve d’accord du CEA). Au moins une option est retenue ; les deux peuvent l’être. Le DPGF demande un chiffrage distinct.

Fonctions, interfaces et intégration

Le tube tournant assure le transfert thermique et matière, tandis que la barre folle limite le colmatage et qu’une cage d’écureuil à lumières oblongues extrait le calcinat et participe au contrôle de sa granulométrie. L’entraînement par pignon-couronne comprend deux motoréducteurs, principal et de secours ; le passage de l’un à l’autre doit être possible sans intervention manuelle sur la transmission. Le tube est guidé sur quatre galets. Les embouts disposent de guidages distincts : deux galets à l’embout supérieur et trois à l’inférieur, dont un galet de butée.

Les étanchéités dynamiques à bague graphite montée sur ressorts sont protégées par balayage d’air ; leur ouverture contrôlée assure une protection passive contre les surpressions accidentelles. La manchette gaz comporte un soufflet métallique à chemise interne et un refroidissement externe à double enveloppe d’eau. Le soufflet inférieur assure l’accostage au pot de fusion. Les sous-ensembles d’usure doivent être démontables et maintenables.

La conception prend en compte les interfaces avec le mélangeur d’effluents, le doseur de fritte, le pot de fusion, le dépoussiéreur, les utilités (électricité, eau de refroidissement et air comprimé) et le contrôle-commande. L’équipement doit limiter les entrées d’air et fuites de gaz, maintenir le confinement, rester compatible avec l’ambiance nitrique et faciliter exploitation, inspection, maintenance et décontamination. Tout sous-ensemble de plus de 10 kg doit pouvoir être manutentionné avec le pont roulant.

Électricité, contrôle-commande et essais

Le titulaire fournit un coffret métallique avec trois unités de puissance, une par zone, protections électriques et câblage conforme aux prescriptions CEM ; les équipements électriques présentent un indice IP54 minimum sauf dérogation justifiée et validée par le CEA. Le coffret est prévu pour une alimentation 400 V ou 230 V depuis l’armoire CEA et sans automate ni pupitre de supervision : le contrôle-commande de la plateforme est assuré par la SNCC Honeywell. Les interfaces, mesures et consignes sont raccordées sur borniers ; les liaisons et signaux requis comprennent notamment les mesures 4–20 mA et une liaison Modbus RS485. L’armoire doit pouvoir accueillir au minimum 30 % de disjoncteurs supplémentaires. Les câbles sont séparés par nature, blindés et reliés à la terre.

La recette en usine intervient après assemblage et avant expédition, à froid puis en chauffe jusqu’à une température de tube de 400 °C. Elle contrôle notamment rotation, guidage et maintien axial, vitesses, trois zones de chauffe, profil thermique, mise en dépression, instrumentation, sécurités, séquences de marche/arrêt et signaux d’interface. Les valeurs de référence et critères d’acceptation sont définis avant la recette dans une procédure soumise au CEA. Les performances de procédé en charge sont qualifiées lors de la mise en service sur la plateforme. Sur site, le CEA pilote les vérifications préalables et la mise en service fonctionnelle ; le titulaire assiste le CEA, participe aux essais concernant sa fourniture et effectue les corrections relevant de celle-ci.

Le CEA réalise notamment la fixation sur son châssis, le câblage, les raccordements aux utilités et équipements du procédé, l’intégration Honeywell, ainsi que le déchargement et la mise en place définitive sous la supervision du titulaire. Le projet de marché inclut aussi le montage, la mise en service et les essais sur site ; les limites détaillées ci-dessus sont celles précisées par le cahier des charges.

Études et livrables

La prestation comprend les études de dimensionnement, de conception et d’exécution, notes de calcul, justifications, modèle 3D natif SolidWorks et eDrawings, plans et schémas, nomenclatures, procédures et procès-verbaux de contrôle et d’essais. Le DOE comprend notamment les plans « tel que construit », certificats matière et conformité, dossiers de fabrication et de soudage, notices d’exploitation et de maintenance, réglages, pièces de rechange et documents d’essais. Documents en français ; plans et schémas en DWG et PDF, également remis en deux exemplaires papier. Le DOE complet est remis dans les deux semaines suivant la levée de la dernière réserve. Le titulaire fournit un jeu d’avance des pièces d’usure ; leur liste, durée de vie estimée et recommandations de remplacement sont soumises à l’approbation du CEA.