Brevet FR2091910A1 — publié le 19720121

i 2091910 La présente invention concerne un appareil pour l'analyse d'échantillons radioactifs particulièrement destiné à l'analyse de ces échantillons dans une atmosphère déterminée, sous vide ou en présence d'un gaz tel que le méthane, un mélange argon-5 méthane ou tout autre selon l'appareil de mesure utilisé. Pour effectuer une telle analyse et obtenir une mesure absolue de la radioactivité d'une source ou d'un échantillon qui soit précise et exacte, il est absolument nécessaire que l'atmosphère à l'intérieur de l'appareil de mesure soit rigou-10 reusement contrôlée et ne risque nullement d'être contaminée par communication avec l'ambiance extérieure 'à un moment quelconque et notamment au moment de l'introduction de l'échantillon à analyser. Le plus souvent on tente d'éviter cet inconvénient en enfermant à l'intérieur d'une enceinte étanche, à la fois le 15 détecteur, ou autre appareil de mesure, et une série de sources radioactives qui sont amenées une à une devant le détecteur mais le rayonnement émis par les sources stockées dans l'enceinte risque d'atteindre le détecteur ce qui fausse la mesure. La présente invention, due à la collaboration de iiessieurs 20 Louis GOUYEN et René LEBLAIS des Etablissements Lemer et Cie et de Messieurs Yves LE GALLIC et Robert VATIK du Commissariat à l'Energie Atomique, a pour but de pallier ces inconvénients en réalisant un appareil qui permet 1:analyse automatique ou manuelle d'échantillons radioactifs maintenus dans l'atmosphère nécessaire 25 à l'analyse depuis leur introduction dans l'appareil, dans lequel la radioactivité mesurée est limitée à celle de la source présente dans le détecteur. Cette invention a en effet pour objet un appareil d'analyse d'échantillons radioactifs en atmosphère déterminée," qui 30 comporte un chargeur vertical de stockage des échantillons, un premier couloir horizontal traversant ce chargeur et le reliant à un plateau mobile verticalement, un second couloir également horizontal, mais décalé angulairement et en hauteur par rapport au premier, entre ce plateau mobile et un détecteur de mesure de 35 la radioactivité de l'échantillon, un coulisseau de transfert d'un échantillon, mobile en translation dans chacun des couloirs» les parois extérieures de ces divers organes, chargeur, couloirs BAD ORIGINAiJ 70 14284 i 2091910 et détecteur délimitant une enceinte ëtanche unique et étant traversées par des conduits de réglage de l'atmosphère à l'intérieur de cette enceinte Dans un tel appareil, les échantillons ou sources radio-5 actives sont placés dans l'atmosphère nécessaire à la mesure depuis leur introduction dans le chargeur. Ils n'ont plus aucun contact, avec l'extérieur ni pendant leur stockage ni pendant leur transfert, A aucun moment, le risque d'une pollution de cette atmosphère n'est donc possible. Par ailleurs, le décalage verti-10 cal et angulaire des couloirs de transfert de l'échantillon à analyser évite tout risque de passage des rayonnements émis par les échantillons contenus dans le chargeur jusqu'au détecteur, celui-ci n'est donc influencé que par l'échantillon en cours d'analyse, ce qui assure une précision extrême de la mesure. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi du second couloir est percée d'un orifice auxiliaire d'introduction d'un échantillon directement dans ce couloir, orifice qui est fermé par un bouchon formant sas. De la sorte, il est possible d'effectuer en plus de l'ana-20 lyse automatique d'une série d'échantillons, l'analyse manuelle d'un échantillon déterminé introduit directement dans le second couloir, analyse qui peut être effectuée à tout moment, que le chargeur soit plein ou vide. La description qui suit d'un mode de réalisation donné à 25 titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés fera d'ailleurs apparaître les principaux avantages et caractéristiques de l'invention. La figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un appareil d'analyse. 30 La figure 2 est une vue également schématique, en coupe horizontale avec arrachement partiel, des couloirs de transfert de l'échantillon. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du chargeur "de stockage d*es échantillons à analyser. 35 La figure 4 est une vue en coupe horizontale du couloir supérieur de' transfert. La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure 2. BAD ORIGINAL t 70 14284 3 2091910 La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un compteur de mesure. La figure 7 est un schéma montrant le circuit de gaz de l'appareil. 5 L'appareil objet de l'invention se présente de préférence sous la forme d'un meuble 1 comportant un plateau 2, de support notamment des organes de commande, qui est traversé par un château de plomb 4 de forme générale cylindrique et muni à sa partie sapérieure d'une porte 6 d'introduction des échantillons à analyser X0 placé préalablement dans un chargeur à plateaux.Au-dessous du plateau 2, le chateau 4 est traversé par un couloir horizontal 8 (figure 2) fermé de manière rigoureusement étanche à ses deux extrémités mais relié par un passage vertical 9 à un second couloir 10 situé légèrement en-dessous du premier. Ce couloir 10 fait un 15 certain angle avec le couloir 8 (65° par exemple). D'un côté du passage 9 il aboutit dans un détecteur 12 de mesure de la radioactivité et de l'autre il est fermé de manière étanche. Dans le passage 9, un plateau 14 mobile verticalement permet le transfert d'un couloir à l'autre. 20 Les échantillons introduits dans le chargeur du château 4, peuvent ainsi être conduits par le couloir 8 jusqu'au plateau 14 qui les transfère dans le couloir 10, puis par déplacement à l'intérieur de ce couloir jusque dans le détecteur 12. L'ensemble de ces opérations est effectué dans une atmosphère contrôlée par 25 exemple sous vide, mais de préférence dans une atmosphère créée par la circulation d'un gaz tel que le méthane stocké dans line bouteille 16 à l'intérieur du meuble 1, un circuit approprié assurant la circulation du gaz depuis cette bouteille jusqu'au détecteur puis au chargeur, par l'intermédiaire des deux couloirs, et 30 à un circuit d'évacuation. Les échantillons ou sources à analyser - sont de préférence des éléments plats, placés dans un chargeur vertical tel que celui représenté sur la figure 3 qui comporte une série de plateaux 17 de support desdits échantillons 18, montés entre deux 35 plaques 19. Ce chargeur est placé dans un socle 20 prolongé à sa partie inférieure par une tige verticale creuse 22 munie d'un écrou interne 21 en prise avec une vis 24 entraînée en rotation par un moteur non représenté. La tige creuse 22 est immobilisée en 70 14284 4 2091910 rotation et se déplace par suite simplement en translation lors du mouvement de la vis 24. Pour régler le déplacement de cette tige en fonction de la distance qui sépare les plateaux 17 de support des échantillons ou des sources, ladite tige est munie 5 sur sa surface extérieure, d'une série de crans 26 dans lesquels pénètrent des taquets 28 reliés à des contacts électriques 29 de contrôle et de commande. L'ensemble du chargeur, c'est-à-dire des plateaux 17 et du socle 20, est enfermé dans une chambre 30 disposée dans la cavité interne du château de plomb 4 et fermée 10 à sa partie supérieure, au droit de la porte 6, par un couvercle amovible 31 permettant l'introduction et le retrait dudit chargeur . Cette chambre 3 0 est percée dans sa partie médiane de deux orifices diamétralement opposés dans lesquels sont fixés, de 15 manière rigoureusement étanche, les parois inférieure et supérieure 31 et 32 du couloir 8 dont les deux parties sont ainsi continuées à l'intérieur de la chambre 30 par l'un des espaces de logement des échantillons entre deux plateaux 17. Le couloir 8 constitue de ce fait une glissière dans la-20 quelle se déplace un coulisseau 34 de transfert de l'échantillon. Ce coulisseau, ainsi que le montre la figure 4, est constitué par un cadre 35 de coulissement dans le couloir 8, dont la forme est sensiblement rectangulaire, à l'intérieur duquel est formée une fourchette comprenant deux dents en V portées l'une 36 direc-25 tement par le petit côté du cadre 35 et l'autre 37 par un bras axial 38 solidaire de l'autre extrémité dudit cadre 35. La largeur du cadre 35 est supérieure au diamètre des plateaux 17, de telle sorte que le coulisseau 34 peut glisser dans le couloir 8 de part et d'autre desdits plateaux 17, le bras 38 glissant lui 30 au centre de ces plateaux dans l'espace laissé libre par la source entraînée par les dents 36 et 37. L'écartement de ces dents 36 et 37 est par ailleurs tel qu'elles sont susceptibles de se placer de part et d'autre du chargeur. En position de repos, c'est-à-dire dans la position reculée où la fourchette est coa-35 xiale à la chambre 30 et au château 4 celle-ci laisse donc un pas sage absolument libre entre les dents et le cadre pour l'introduc tion ou le retrait du chargeur constitué par les plateaux 17 et les plaques 19, 70 14284 5 2091910 Le coulisseau 34 est par ailleurs relié, par un écrou 41 solidaire du cadre 35, à une vis 40 commandée depuis l'extérieur par un moteur non représenté et provoquant lors de sa rotation le déplacement en translation de l'ensemble du coulisseau 34 dans 5 le couloir 8. Elle permet ainsi le déplacement de l'échantillon maintenu par la fourchette depuis le chargeur jusqu'au point de superposition des deux couloirs, c1 est-à-dire jusqu'au passage 9 et au plateau mobile 14. Des taquets de fin de course 42 sont mcatés à chaque extrémité du couloir 8 et commandent les contacts 10 électriques reliés au circuit automatique de commande de l'ensemble de l'appareil. Au-dessus du passage 9, le plateau 14 est supporté par une tige 44 qui appuie, par l'intermédiaire d'un galet 48 porté par une chape 46, sur une came 50 excentrée sur un axe 60 entraî-15 né en rotation par un moteur non représenté. La tige 44 traverse de manière étanche la paroi inférieure 51 du couloir 10 et un ressort 52 monté entre la chape 46 et cette paroi 51 tend à écarter ces deux organes, (ou à amortir la descente ?). Les dimensions de la came 50 sont telles que sa rotation 20 déplace le plateau 14 dans le passage 9 entre une position basse en retrait dans ladite paroi 51 du couloir 10 et une position haute juste au-dessous du couloir 8. Une roue 54 également entraînée par l'axe 60 et munie d'encoches 5 5 dans lesquelles pénètrent des galets 56 de contact électrique permet de signaler la position 25 du plateau 14 et de déclencher les opérations successives. Le couloir 10 est constitué de manière analogue au couloir 8 et contient comme celui-ci un coulisseau de déplacement de l'échantillon. Ce coulisseau est toutefois constitué par un plateau 64 fixé à une tige 66 et percé d'un évidement 68 de logement 30 de l'échantillon. La tige 66 est prolongée à l'extérieur du couloir 10 et terminée par un écrou 70 mobile en translation sur une vis d'entraînement 72, cet écrou étant immobilisé en rotation par une clavette 74 coulissant dans une rainure 76 d'un prolongement 77 de la paroi supérieure 57 du couloir 10. La rotation de la vis 35 72, commandée par tout moteur approprié, provoque la translation du plateau 64 dans le couloir-glissière 10 et par suite le transfert de l'échantillon du plateau 14 jusqu'à l'intérieur du détecteur de mesure 12 et inversement. Les parois 51 et 57 du bad o 70 14284 r> 2091920 couloir 10 sont en effet fixées de manière rigoureusement étanche sur l'appareil de mesure 12. Dans le mode de réalisation représenté cet appareil est un compteur 4 qui doit être parcouru de manière continue par un 5 gaz tel que le méthane ou un mélange argon-méthane. Ce compteur comporte (figure 6) un boîtier moncbloc 86 en matériau isolant recouvert intérieurement d'une fine couche métallique, par exemple doré, Dans sa partie centrale, sont montées deux plaques p: railéles 88 dont I'ëcartement correspond exactement à 1'épais-1Q seur du plateau 64, et qui sont munies d'un orifice central 89 correspondant à l'orifice 68 de ce plateau. De part et d'autre de ces plaques 88, sont tendus deux fils 90 en matériau très bon conducteur de l'électricité, par exemple du tungstênefixés chacun à l'une de leurs extrémités dans une borne 92 prolongée à 15 l'extérieur du détecteur par une fiche 9 3 de connexion d'un préamplificateur 94. A leur autre extrémité, les fils 90 sont maintenus dans une seconde borne 96 solidaire d'un embout 98 muni d'une rainure longitudinale 100 dans laquelle pénètre un ergot 102 solidaire du boîtier 86. Dans chacun de ces embouts 98 est par ailleurs 20 vissée une vis 104 qui traverse le boîtier et dont la tête est dégagée à l'extérieur de celui-ci de façon à permettre son serrage c'est-à-dire le réglage de la position de l'embout 9 8 par rapport audit boîtier et par suite de la tension du fil 90. Chaque plaque 88 constitue avec le revêtement métallique 25 du boîtier 86 la cathode du compteur et est par suite mise à la masse, tandis que les fils 90 constituent l'anode. Ce compteur est par ailleurs relié par au moins deux conduits traversant le boîtier 86 et situés de part et d'autre du préamplificateur à une source de gaz constituée .dans l'exemple de réalisation représen-30 té par la bouteille 16. Ce gaz balaye le compteur en direction du couloir 10 soit qu'il passe entre les plaques 88 en l'absence d'échantillons, soit que, ce passage étant sensiblement fermé par le plateau 64, il s'écoule par des conduits (non représentés) creuses dans le boîtier 86 et dans la paroi du couloir. Une 35 bonne précision du comptage est assurée par le maintien du plateau 64 en contact rigoureusement étroit avec les plaques P8 et par la tension efficace des fils 90 obtenue grâce aux vis 104. Du couloir 10 le gaz est entraîné par le passage 9 en BAD original! i 70 14284 7 2091910 direction du couloir 8 (figure 7) et de la chambre 30 puis évacué: en fait la bouteille 16 est reliée directement par une canalisation 105 au détecteur 12 puis à travers Une vanne 114 par une canalisation 107 à la partie supérieure de la chambre 30 et 5 par une canalisation 109 à l'extrémité du couloir 10 opposée au détecteur. L'extrémité du couloir 8 et le fond de la chambre 30 sont par ailleurs en communication avec une canalisation 119 d'évacuation du gaz. Une circulation de gaz s'établit donc du détecteur au chargeur et de l'intérieur du couloir 10 jusqu'à ce 10 même chargeur avec retour à partir de celui-ci jusqu'à un circuit d'évacuation. Le détecteur ne reçoit par suite que du gaz frais qui. n'a au préalable été en contact avec aucun organe contaminé. La mesure se fait dans du gaz pur. Par ailleurs, les échantillons sont totalement et pendant toute 1'opération dans la même atmos-15 phêre. Dans la pratique, un système 111, 113 de contrôle du débit du gaz est branché à l'extrémité du couloir 10. Une vanne 110 est de plus montée dans le couloir 8 au droit du plateau 14 et permet, par l'abaissement d'un clapet plat 118 sur l'orifice du passage 9, d'isoler ce couloir 8 et d'empê-20 cher tout passage du gaz provenant du détecteur en direction du chargeur. Cette vanne est utilisée notamment lorsque l'on veut introduire manuellement une source directement dans le couloir 10. Ce couloir comporte en effet une ouverture 78 pratiquée dans la paroi supérieure 57, entre le plateau 14 et l'extrémité de celle-ci. 25 Cette ouverture 78 est en fonctionnement normal fermée par un bouchon 80 bloqué par un verrou 82 coulissant dans une rainure creusée dans la paroi 57. Toutefois, ce bouchon peut être retiré pour permettre l'introduction d'un échantillon à analyser, placé directement sur le plateau 64. Dans ce cas, la vanne 114 ferme 30 l'arrivée de gaz dans les canalisations 107 et 109 d'alimentation du chargeur et du couloir 10, tandis que la vanne 110 ferme le passage entre le détecteur et le couloir 8. Deux vannes à trois voies 116 et 118, reliées par une canalisation 115 et montées respectivement sur les canalisations 109 et 119, mettent le cou-35 loir 10 en liaison avec l'évacuation tandis qu'elles isolent le chargeur et le couloir 8 de cette même évacuation. De cette manière lorsque la vanne 110 est fermée, le circuit de gaz s'effectue du détecteur au couloir 10, avec retour par l'intermédiaire des 70 14284 2091910 conduits 109 et 119 à travers les vannes 116 et 118 jusqu'au circuit d'évacuation. La circulation de gaz continue de manière normale dans le détecteur, bien que le chargeur et les sources qu'il contient soient isolés. 5 Un premier serrage de la partie extérieure du bouchon applique alors le plateau 64 contre un rebord annulaire 84 de la paroi 51, qui est muni d'un joint d1étanchéité 85, et ferme toute communication entre le couloir 10 et l'extérieur. L'échantillon peut être introduit par le sas formé par l'intérieur du bouchon, 10 seule cette partie du dispositif étant en contact avec l'extérieur. De préférence, le bouchon 80 est d'ailleurs traversé par un conduit, non représenté, qui permet de régler le vide ou d'introduire tout gaz déterminé dans le plateau 64 autour de l'échantillon avant le desserrage de ce plateau et sa mise en communica-15 tion avec le reste du dispositif. De la sorte, que les échantillons soient introduits automatiquement par l'intermédiaire du chargeur ou manuellement par cet orifice auxiliaire, il n'y a jamais d'introduction d'air ou d'autre gaz extérieur dans l'enceinte formée par la chambre 30 et les parois des couloirs 8 et 10, 20 parois qui sont fixées les unes aux autres de manière rigoureusement étanche. La succession des différentes opérations: descente du chargeur, déplacement des cames ou des coulisseaux, mouvement de montée et descente du plateau, est déclenchée automatiquement 25 grâce à des contacts électriques placés au point limite des différents mouvements. L'ensemble des commandes électriques est de préférence enfermé à l'intérieur du meuble 1 dans un coffret 122 placé à côté de la bouteille 16. Il est ainsi possible avec cet appareil d'effectuer auto-30 matiquement l'analyse successive d'une série de sources, une vingtaine par exemple, placées dans le chargeur et enfermées dans le château de plomb 4, sans aucune intervention manuelle et par suite sans risque de rupture de 1'étanchéité de l'ensemble. Le détecteur n'est jamais influencé que par la seule sour-35 ce placée dans le couloir 10. Les sources, ou autres échantillons, stockés dans le chargeur, sont à un niveau supérieur à ce couloir et enfermés dans une enceinte qui ne communique avec ce couloir que par un circuit coudé, ce qui évite la transmission des 70 14284 9 2091910 rayonnements en direction du détecteur. Un blindage 120 est d'ailleurs placé autour du compteur et prolongé jusqu'à son contact avec le château da plomb. Malgré ce blindage l'encombrement de l'appareil est faible car l'enceinte étanche est rigoureuse-5 ment limitée au trajet de l'échantillon jusqu'au détecteur. La consommation de gaz est donc relativement faible tandis que 1'étanchéité est efficace. Bien entendu diverses modifications pourraient être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, sans sortir du 10 cadre de l'invention; par exemple l'appareil de mesure peut être de tout type approprié. BAD ORIGINAU * 70 lk2Qk it 2091910 REVENDICATIONS I") Appareil d'analyse à 'éU'.aiu .. i i.ons radioactifs e» atmosphère déterminée, qui Cvi:ip:iie un chargeur wrtlcal de stockage des échantillons, un prennei couloir horizontal traversant ce chargeur et le reliant, à un plateau mobile verticalement, 5 un second couloir également horizontal, mais décalé anuuïvirement et en hauteur par rapport au premier, entre ce plateau mobile et un détenteur de mesure de la radioactivité de 1'échantillon, un coulisseau de transfert d'un échantillon, mobile en translation dans chacun des couloirs,.les parois extérieures de ces divers 10 organes, chargeur, couloirs et détecteur, délimitant une enceinte étanche unique et étant traversées par des conduits de réglage de l'atmosphère à l'intérieur de cette enceinte. 2°) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi du second couloir est percée d'un orifice auxiliai-15 re d'introduction d'un échantillon directement dans ce second couloir, fermé par un bouchon formant sas. 3°) Appareil suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux couloirs sont constitués par deux glissières fermées, emboîtées l'une au-dessous de l'autre, dont 20 l'une est fixée diamétralement dans la paroi du chargeur, tandis que l'autre est fixée sur le détecteur, 4°) Appareil suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le chargeur comporte un empilement de plateaux de support des échantillons, mobile verticalement dans un 25 château de plomb percé d'un passage diamétral dans lequel est fixé le premier couloir. 5°) Appareil suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le coulisseau mobile dans le premier couloir est constitué par une fourchette dont l'écartement corres-30 pond au diamètre extérieur du chargeur et qui est mobile entre une position située dans l'axe dudit chargeur et une position correspondant exactement au plateau mobile soulevé, 6q) Appareil suivant l'une des revendication 1 à 5, caractérisé en ce que le coulisseau du deuxième couloir comporte 35 un plateau de support de l'échantillon prolongé par une tige de commande de sa translation entre une position d'introduction d'un échantillon par l'orifice auxiliaire, une seconde position située 70 14284 11 2091910 juste au-dessus du plateau abaissé et une position extrême d'analyse à l'intérieur du détecteur. 7°) Appareil suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de gaz comprenant un g conduit d'entrée du gaz dans le détecteur, des conduits de sortie de ce même gaz à l'extrémité du chargeur et du premier couloir, et un second conduit d'introduction du gaz à l'extrémité du second couloir. 8°) Appareil suivant l'une des revendications 1 à 7, 10 caractérisé en ce qu'il comporte une première vanne d'interruption du circuit de gaz sur le premier couloir au droit du plateau mobile. et une seconde vanne d'isolement du second couloir d'avec l'arrivée de gaz et de mise en communication de ce second couloir avec une sortie de gaz. 15 9°) Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bouchon de fermeture de l'orifice auxiliaire d'introduction comporte un organe de serrage étanche du coulisseau dans le second couloir et d'isolement de ce coulisseau pendant l'introduction de l'échantillon. 20 10°) Appareil suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le détecteur comporte deux plaques parallèles, écartées d'une distance correspondant exactement à l'épaisseur du coulisseau du second couloir et percées d'un orifice correspondant à celui de ce coulisseau, deux fils tendus parallèle-25 ment à ces plaques, un boîtier revêtu intérieurement d'un matériau bon conducteur de l'électricité entourant l'ensemble de ces organes ,des conduits d'entrée de gaz et des conduits de sortie de ce même gaz en direct du second couloir.