Brevet FR2184399A1 — publié le 19731228

La présente invention a pour objet un procédé de détection des doses limites de sécurité pour la protection contre les accidents de criticité ; elle concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre ce procédé. Parmi les procédés connus de détection des doses limites de sécurité dûs aux accidents de criticité, on peut citer le procédé du type dit n deux sur trois ", qui consiste à surveiller chaque zone susceptible de devenir dangereuse pour le personnel, à l'aide de trois sondes, un signal d'alarme n1 étant émis que Si deux au moins de ces trois sondes ont détecté, pendant un intervalle de temps donné, un dépassement de la dose limite de sécurité. Cette exigence s'explique par le fait que, si une seule sonde était utilisée, son déclenchement pourrait être dO, non pas à un dépassement de la dose limite de sécurité, mais à un phénomène parasite ( par exemple, variation brutale de la tension fournie par le secteur ou dérangement électronique ), et un tel déclenchement injustifié aurait des conséquences fâcheuses, en particulier pour de simples raisons d'ordre psychologique. L'obligation, dans le procédé 't deux sur trois ", de détecter conjointement le dépassement de la zone limite de sécurité par au moins deux sondes dans un intervalle de temps donné présente cet avantage de diminuer la probabilité de l'émission d'un signal d'alarme sous l'effet de phénomènes parasites étrangers à la radioactivité. Toutefois, cette probabilité de signal d'alarme injustifié demeure non négligeable, et elle est d'autant plus élevée que l'intervalle de temps adopté est plus grand. En effet, un signal émis par chacune des sondes est mis en mémoire pendant toute la durée de cet intervalle de temps et, par conséquent, même si cette sonde revient à son état initial avant l'expiration de cet intervalle, elle est toujours considérée comme étant en dépassement de seuil jusqu'à la fin de cet intervalle.Or, certains appareillages connus adoptent unfTr6ervalle de temps de 500 millisecondes et, d'autres, plus récents, un intervalle de temps d'au moins I minute ; on comprend que la probabilité d'obtenir des signaux de la part de deux sondes ( et par suite de déclencher le signal d'alarme ) pendant au moins une minute est beaucoup plus grande quelle ne serait pendant 500 millisecondes. I1 y a lieu, de plus, de noter que, dans la méthode classique " deux sur trois ", en utilise des sondes qui sont soit sensibles surtout au rayonnement gamma, soit surtout aux neutrons. Or, dans le domaine de la sécurité, le point essentiel est de soustraire le mieux possible le personnel aux risques d'irradiation quelle que soit la nature des émissions (neutrons ou rayonnement gamma). La présente invention a précisément pour objet d'assurer la protection à l'aide d'un appareillage qui, d'une part, est sensible à la dose totale reçue par les individus (donc sensible aux neutrons aussi bien qu'au:. rayonnement gamma) sans que l'on ait à tenir compte des proportions relatives des neutrons et des gammaSrésultant d'une divergence -nucléaire, et qui, d'autre part, n'est pas assujettis pour déclencher un signal d'alarme, à l'adoption d'un bref intervalle de temps pour la détection con jointe, par deux sondes, du dépassement de la dose limite de sécurité. Ces deux conditions sont satisfaites gracie au fait que, d'une part, on emploie des sondes dont chacune comprend un élément sensible au rayonnement gamma et un autre élément sensible aux neutrons, et que, d'autre part, on fait suivre la mesure de dose par chaque sonde d'une mesure de débit de dose. Grâce à cette mesure complémentaire du débit de dose de chaque sonde, l'appareillage selon l'invention, utilisé selon la méthode " deux sur trois ", garantit une probabilité extremement faible de déclenchement intempestif -ci 'un signal d'alarme ( sous l'effet de phénomènes parasites ) sans pour cela imposer, comme les appareillages de la technique antérieure, l'adoption d'un intervalle de temps donné pour la détection conjointe, par deux sondes, du dépassement de la dose limite de sécurité. Plus exactement, l'invention concerne simplement un dispositif constitué par une seule sonde possédant les caractéristiques énoncées ci-dessus ( à savoir, sonde sensible à la fois aux neutrons et au rayonnement gamma, et soumise à une mesure de débit de dose après la mesure de dose ), l'utilisation de trois de ces sondes selon la méthode " deux sur trois " et leur montage dans un système d'alarme selon cette méthode demeurant conformes à la technique antérieure. De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de détection des doses limites de sécurité pour la prote tion contre les accidents de criticité, cE procédé étant essent.Lel- lement caractérisé par le fait que l'on effectue la détection mixte des neutrons et du rayonnement gamma dans une seule sonde et que l'information globale fournie n'est transmise que lorsque la constatation d'un dépassement de la dose limite de sécurité a été suiviedc la constatation d'un dépassement de débit de dose donné. L'invention concerne également un dispositif mettant en oeuvre ce procédé, ce dispositif étant essentiellement caractérisé par le fait qutil comprend, d'une part, une sonde constituant un scintillomètre dont le scintillateur est formé de deux éléments, à savoir un scintillateur plastique, sensible préférentiellement au rayonnement gamma, t un scintillateur sensible aux neutns lents, entourés tous deux par un manchon ralentisseur, l'équilibre entre la dose en neutrons et la dose en rayonnement gamma étant assuré par un compromis entre l'épaisseur dudit manchon et ltépaisseur dudit scintillateur gamma pour un scintillateur neutrons d'épaisseur donnée, et, d'autre part, un circuit résis- tance-capacité (montage RC) associé à ladite sonde, le dépassement de la dose limite de sécurité étant signalé par ledit circuit RC, tandis que le dépassement du débit de dose est signalé par la résistance seule de ce circuit, la capacité étant débranchée. Le dit scintillateur sensible aux neutrons lents est avantageusement en bore et ledit manchon ralentisseur est, par exemple, en polyéthylène. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard de la figure unique annexée et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation de l'invention. Le dispositif selon l'invention, tel que représenté sur cette figure, comprend un scintillomètre 1 et un circuit résistance-capacité 2. Ce scintillomètre se compose d'une cellule photoémissive 3 comprenant, de façon connue, une photocathode 4 alimentée par une basse tension Vo (de 15 volts par exemple), et une anode 5, et d'un scintillateur caractéristique de l'invention. Ce scintillateur est formé de deux iéments, à savoir un scintillateur plastique 6, sensible préférentiellement au rayonnement gamma et un scintillateur 7 au bora, sensible aux neutrons lents, ces deux éléments étant entourés par un manchon ralentisseur 8, par exemple en polyéthylène. Le circuit résistance-capacité (circuit RC) désigné par la référence 2 comprend, de façon connues une capacité 9 et une résistance 10. Un commutateur 11 permet de déconnecter la capacité 9. Les signaux émis par ce dispositif sont exploités par des circuits logiques appropriés, qui ne font pas partie de l'invention. Le fonctionnement du dispositif de détection selon l'invention est le suivant le scintillateur plastique 6 détecte le rayonnement gamma d'une source S et le scintillateur 7 au bore détecte les neutrons émis par cette même source ; le manchon 8 en polyéthylène assure ltéquilibre entre les deux doses reçues, grâce à un choix judicieux des épaisseurs relatives de ce manchon a et du scintillateur plastique 6. Le commutateur 11 du circuit RC (référence 2) étant fermés le dispositif détecte, de façon connue, les dépassements de la dose admise comme dose limite de sécurité, et il transmet un signal F1 qui est traité par le circuit logique (non représenté), disposé en aval de ce dispositif. Un dépassement de la dose limite de sécurité ayant été ainsi détecté, on déconnecte la capacité 9 du-circuit RC en ouvrant l'interrupteur 11 et, si un dépassement du débit de dose se produit, il est détecté par la résistance seule de ce circuit RC, et un signal F2 est, à son -tour, traité par le circuit logique.D'aprèsle principe même du dispositif selon l'invention, la détection globale du scintillomètre 1 n'est transmise par ledit circuit logique à un dispositif d'alarme (de'type connu) que si ce circuit logique a reçu successivement les signaux F1 puis F2. L'invention se caractérise donc essentiellement par le fait que le scintillomètre 1 détecte globalement les neutrons et le rayonnement gamma9 et également par le fait que le système d'alarme (non représenté) n'enregistre-un signal que s'il y a eu successivement détection d'un dépassement de dose (dose intégrée) et d'un débit de dose. En pratique, le dispositif se con Invention est utilisé selon la méthode " deux sur trois : autreant dit9 on emploie trois dispositifs du type conforma à l'invention et leur montage est conçu de telle façon qu'un signal d'alarme ne soit émis par le système d'alarme situé en aval de ces trois dispositifs, que si ce système d'alarme a enregistré un signal de la part de deux au moins de ces trois dispositifs conformes à l'invention. Le dispositif selon l'invention, dans un tel montage selon la méthode " deux sur trois " présente donc l'avant tage de détecter à la fois les neutrons et le rayonnement gamma de plus, grâce à ce dispositif, le risque qu'un signal d'alarme soit déclenché à tort à la suite d?une excitation provoquée par un phénomène parasite est beaucoup plus faible qu'avec les dispositifs connus. Le scintillateur plastique 6 accolé au scintillateur au bore 7 a, par exemple, une épaisseur de 0,6 cm, et le manchon 8 en polyéthylène, qui a pour rôle d'améliorer la réponse du scintillateur 6 aux neutrons (rapport dose gamma/dose des neutrons voisin de 7 pour un spectre de neutrons de fissicn) a une épaisseur de 3 cm Dans son utilisation suivant la méthode " deux sur trois ", le dispositif selon l'invention est avant tout destiné à éviter le déclenchement intésirable d'un signal d'alarme sous effet d'un phénomène parasite, alors mema que la radioactivité n'aurait pas dépassé la limite de sécurité. Un t-el déclenchement intempestif aurait un effet psychologique défavorable et, de plus, serait préjudiciable aux travaux effectués par les opérateurs. Toutefois, il est bien entendu que, comme cela se pratique toujcurs dans le cas de l'application de la méthode " deux sur trois "s des appareils de radioprotection sont prévus pour donner l'alarma si la radioactivité ambiante du local dans lequel travaillent les opérateurs est trop forte, bien qu'infé- rieure au seuil fixé pour le dispositif selon 11 invention. Il va de soi que la présente Invention a été décrite ci-dessus à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre. REVENDICATION5 10) Procédé de détection des doses limites de sécurité pour la protection contre les accidents de criticité, ce procédé étant essentiellement caractérisé par le fait que l'on effectue la détection mixte des neutrons et du rayonnement gamma dans une seule sonde, et que l'information globale fournie n'est transmise que lorsque la constatation d'un dépassement de la dose limite de sécurité a été suivie de la constatation d'un dépassement d'un débit de dose donné. 20) Dispositif de détection mettant en oeuvre le procédé défini à la revendication 1, ce dispositif étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part, une sonde constituant un scintillomètre dont le scintillateur est formé de deux éléments, à savoir un scintillateur plastique sensible préférentiellement au rayonnement gamma, et un scintillateur sensible aux neutrons lents, entourés tous deux par un manchon ralentisseur, l'équilibre entre la dose en neutrons et la dose en rayonnement gamma étant assuré par un compromis entre l'épaisseur dudit manchon et l'épaisseur dudit scintillateur gamma pour un scintillateur neutrons d'épaisseur donnée, et, d'autre part, un circuit résistance-capacité (montage RC) associé à ladite sonde, le dépassement de la dose limite de sécurité étant signalé par ledit circuit RC, tandis que le dépassement du débit de dose est signalé par la résistance seule de ce circuit, la capacité étant débranchée. 30) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit scintillateur sensible aux neutrons est en bore. 40) Dispoitif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit manchon ralentisseur est en polyéthylène. 50) Utilisation de trois dispositifs du type défini à la revendication 2, dans un montage de signalisation d'alarme selon la méthode dite deux sur trois