Brevet FR2239682A1 — publié le 19750228

La présente invention concerne un ap}= > eil de mesure en régime de fonctionnement pour la détection d'acide fluorhydrique HF ou d'hexafluorure d'uranium U-6 -Rns des gaz, par exemple dans l'air aspiré en provenance d'une Installation d'enrichissement d'uranium. Dans de telles installations, par exemple à base d'ultracentrifugeuses à gaz, de l'air renfermant en impuretés de faibles quantités de Ho et UF6 se présente en tant que gaz résiduel après que l'on ait retiré l'UF6 du gaz de traitement. Ce gaz résiduel est évacué de l'installation à l'aide de pompes à vide.Mais l'acide fluorhydrique HF et l'hexafluorure d'uranium UF6 sont deux substances qui, par leur effet corrosif, ne tarderaient pas à détruire lesdites pompes à vide, aussi faut-il les empêcher de pénétrer dans celles-ci. I1 est par conséquent usuel de retirer auparavant ces substances du courant d'air à l'aide d'un dispositif séparateur et d'utiliser par exemple, à cet effet, des pièges à refroidissement par azote liquide ou des pièges chimi que s. La durée totale de service de tels dispositifs séparateurs est cependant limitée, ce qui rend souhaitable l'examen à intervalles réguliers de leur aptitude au fonctionnement. I1 y a en mveme temps intérêt à procéder à cet examen sans interrompre le fonctionnement de ltinstallation d'enrichissement uranium et sans débrancher les séparateurs. Une surveillance continue de ces derniers ntest pas nécessaire, car leur efficacité ne diminue que progressivement et leur épuisement ne se manifeste tout d'abord que par l'apparition, à leur sortie, de faibles quantités encore tolérables de ex ou UF6 dans le courant gazeux. L'invention a pour objet un appareil de mesure en régime de fonctionnement pour la détection de HF ou UF6 dans des gaz, lequel surveille l'aptitude au fonctionnement de séparateurs de HF et/ou UF6 et permette de remarquer en temps voulu la défaillance prochaine desdits séparateurs sans que l'on ait à interrompre pour cela le fonctionnement. Cet appareil de mesure est caractérisé par le fait qu'il comporte une chambre emplissable du gaz et munie d'une surface refroidie à une température inférieure à celle qui correspond à la pression de saturation du gaz fluorhydrique HF et/ou de l'hexafluorure d'uranium UF6, le degré de condensation de ces substances sur ladite surface rsfdie étant en m;me temps mesurable. Le mélange gazeux immediate- ment voisin de ladite surface se refroidi gaiemenv et, selon le principe de l'hygrométrie par point de rosée, les gaz HF et/ou UF6 se déposent en buée sur la surface refroidie lorsqu'ils arrivent à saturation .A la différence de ce qui se passe en hygrométrie, il n'est cependant pas nécessaire de déterminer la température de rosée : on mesure seulement l'augmentation de la masse condensée par rapport au temps. Le calibrage de l'appareil de mesure s'effectue à l'aide de mélanges gazeux de composition connue. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la surface refroidie consiste en l'un de deux miroirs. La présence d'une condensation sur l'une de deux surfaces polies que l'on compare optiquement se remarque immédiatement, car elle a la particularité d'abaisser notablement le pouvoir réfléchissant d'une telle surface. On peut exploiter cette différence de pouvoir réfléchissant entre une surface sèche et une surface embuée au moyen de deux appareils mesurant chacun l'intensité de la lumière réfléchie par un des deux miroirs éclairés faisant un certain angle entre eux. L'utilisation d'appareils de mesure d'intensité lumineuse permet une comparaison du pouvoir réfléchissant des deux miroirs beaucoup plus exacte que l'observation à l'oeil nu. De la mesure dans laquelle le pouvoir réfléchissant du miroir refroidi diminue avec le temps, on peut tirer des conclusions sur la quantité de HF ou UF6 que renferme le mélange gazeux examiné. Suivant une forme particulière de l'invention, les appareils de mesure d'intensité lumineuse comportent des diodes ou résistances photoélectriques soumises à la lu mière réfléchie par les miroirs. La résistance inverse des diodes photo-électriques varie, comme on le sait, en fonction de l'intensité lumineuse.Après amplification appropriée, on peut utiliser directement leur courant comme indication du pouvoir réfléchissant des miroirs L'agressivité chimique précitée des gaz HF et UF6 rend indésirables, à l'intérieur de la chambre emplie du mélange gazeux à examiner, aussi bien l'installation du dispositif d'éclairement et des appareils de mesure d'intensité lumineuse que celle des lentilles utilisées de façon connue pour focaliser les rayons lumineux. Aussi-préfère-t-on placer ces divers éléments à l'extérieur de la chambre et munir celleci d'une ou de plusieurs fenêtres translucides. L'entretien de l'appareil s'en trouve également simplifié. Le verre étant altérable à l'acide fluorhydrique, les fenetres translucides précitées sont constituées par du poly-trifluorochloréthylène. Enfin, la surface de condensation peut être refroidie, plus rapidement,au moyen d'azote liquide. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description dFtaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur le quel la figure 1 donne une représentation simplifiée de l'appareil de mesure en régime de fonctionnement selon ladite invention la ligure 2 est un schéma électrique de montage avantageux pour le fonctionnement dudit appareil. On voit sur la figure 1 une conduite 1 par laquelle on aspire, à l'aide d'une pompe à vide 2, le gaz rési duel dune installation d'enrichissement d'uranium non repré sensée Un dispositif séparateur 3 de type connu, par exemple llT, p ES et UF6 que renferme ce gaz.On se propose de surveiller l'efficacité du dispositif séparateur 3, notamment son aptitude à retenir le gaz fluorhydrique HF et l'hexafluorure d'uranium US6 : une autre conduite 4, dérivée de la conduite 1 et isolable par une soupape 5, établit à cet effet une liaison avec une chambre 6 dont la paroi est en partie constituée- par deux miroirs 7, 8, de préférence en nickel, disposés sous un certain -angle l'un par rapport à 1' autre. Le miroir 7 est à la température ambiante, tandis que le miroir 8 peut être refroidi au-dessous de la température de saturation des gaz HF ou UP6 sur sa face extérieure à un réservoir 9 emplissable d'azote liquide I1 en résulte qu'en cas de présence de ces substances dans ie mélange gazeux sortant du dispositif séparateur 3, elles précipitent sous la forme d'un condensat sur le miroir 8 et an aiserit le pouvoir réfléchissant par rapport à celui du miroir 7 les tiroirs 7 et 8 sont éclairés de la même façcn par une source lumineuse 10, par exemple une lampe électrique à incandescence, dont les rayons sont rendus parallèles'par un condenseur plan-convexe 11.La lumière réfléchie par les miroirs 7 et 8 est focalisée par une autre lentille-nlan-convexe 12, 13 sur une diode photoélectrique 14, 15 quì donne un signal électrique plus ou moins fort suivant l'intensité de la lumière qui vient la frapper. La source lumineuse 10, les diodes photo-électriques 14, 15 et surtout les lentilles en verre 11, 12, 13 sont protégées de l'action corrosive des gaz HF et UF6 en étant séparées de ceux-ci par des fenêtres 13, 17, 18 étanches au vide, translucides et constituées par du poly-trifluorochloréthylène. La figure 2 représente par les symboles classiques de l'électrotechnique les diodes photo-électriques 14, 15, éclairées par de la lumière d'intensité égale ou différente, deux sources de courant continu 19, 20, une résistance variable 21 pour'rendre-symétriques les indications desdites diodes 14, 15 en cas d'éclairement égal, d'autres résistances 23, 24, 25, 26 montées en ur pont connu et un amplificateur de tension différentielle 27 dont le potentiel de sortie est affiché par un indicateur 28. Après symétrisation des indications par un réglage approprié de la résistance 21, en sorte que la tension de sortie de l'amplificateur de tension différentielle 27 soit nulle, on amène à la chambre 6 , par ouverture de la soupape 5, le mélange gazeux sortant du dispositif séparateur 3. Si ce mélange gazeux renferme les substances HF ou ÙF6, celles-ci condensent sur le miroir 8, si bien que le pouvoir réfléchissant de ce dernier diminue. L'intensité de la lumière qui frappela diode soto-álectrique 15 devenant ainsi plus faible que cet de Qa lumière sur la diode 14, la résistance inverse de la première dépasse celle de la seconde. Le signal différentiel du pont, dès lors désaccordé, est amplifié en 27 et apparaît sur l'indicateur 28, dont la déviation permet par suite de comparer le pouvoir réfléchissant du miroir 8 à celui du miroir 7 et d'en inférer de la sorte la présence de HF ou UF6 dans la chambre 6 ou la concentration de ces su'ostances Si l'on fait fonctionner, comme sur la figure, dans un montage en pont les diodes photo-électriques 14, 15 affectées aux deux miroirs 7, 8 et si l'on fait apparaitre le signal différentiel, les fluctuations inévitables. de l'intensité de la source lumineuse 1O ne perturbent plus la mesure. R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil de mesure en régime de fonctionnement pour la détection de HF ou UF6 dans des gaz ca ractérisé par le fait qu'il comporte une chambre emplissable du gaz et munie d'une surface refroidie au-dessous de la température correspondant à la pression de saturation desdites substances, HF ou US6, le degré de condensation de celles-ci sur ladite surface refroidie étant en même temps mesurable. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la surface refroidie consiste en l'un de deux miroirs. 3. Appareil selon la revendication 2 caractérisé par la présence, pour chacun des deux miroirs, éclairés et disposés sous un certain angle l'un par rapport à l'autre, d'un appareil de mesure d'intensité lumineuse de la lumière réfléchie par ledit miroir. 4. Appareil selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les appareils de mesure d'intensité lumineuse présentent des diodes ou résistances photo-électriques éclairées par la lumière réfléchie par les miroirs. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que le dispositif d'éclairement et les appareils de mesure d'intensité lumineuse sont disposés à l'extérieur de la chambre, celle-ci munie d'une ou de plusieurs fenêtres translucides. 6. Appareil selon la revendication 5 caractérisé par le fait que les fenêtres translucides sont constituées par du poly-trifluorochloréthylène. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que la surface de condensation est refroidie par de l'azote liquide.