Brevet FR2253255A1 — publié le 19750627

La présente invention a pour objet un procédé de 2abrlcation d'une cible de haute résistance au choc thermique dynamique, et la cible obtenue par application de ce procédé, cible utilisable, en particulier, avec des divisions déchargeantes dans les accélérateurs de particules et dans des installations de réacteurs rOuclé- aires. I1 est connu que des contraintes thermiques sont créées dans un corps s'il est exposé ou à un échauffement extérieur (par immersion dans un bain d'une température différant de celle du corps), ou à des sources de chaleur intérieures (par irradiation). Les contraintes thermiques sont créées ou par des températures locales différentes ou par le mode de fixation, ctest-à-dire par le support du corps (choc thermique statique ou quasi-statique). Comme mesure de la résistance au choc thermique (statique) RfgrdC3 des matériaux, on emploie couramment le paramètre qui est d'autant plus haut que la résistance à la compression ou à la traction #[kp.cm-2] est haute et que le coefficient thermique linéaire&alpha;[grd C-1] et le module d'élasticité E[kp.cm-2]des matériaux sont bas. Le paramètre R correspond exactement à la température admissible pour une poutre fixée aux extrémités. - En particulier, on assume qu'un corps librement déformable (par exemple librement suspendu) qui est exposé à un champ de température homogène (localement constant), reste sans contraintes puisqu'il peut se déformer librement. La conception statique ou quasi-statique énoncée ci-dessus est aussi applicable dans la plupart des cas d'échauffement rapide. Elle n'est plus admissible si l'échauffement a lieu dans un temps t si court qu'il pourrait autre comparable au temps de propagation des ondes sonores à travers le corps. Alors, des effets dynamiques, ou bien d'inertie, deviennent essentiels. Alors, par exemple, dans une barre échauffée, la partie centrale tend à se dilater, mais doit aussi surmonter l'inertie de la masse la séparant de chaque extrémité de la barre.De ce fait, mAeme pour une barre chauffée uniformément (homogènement), librement suspendue, des contraintes thermiques dynamiques se forment qui peuvent prendre, pour des durées d'échauffement très courtes, la valeur EK To, qui correspond exactement à la contrainte thermique d'une barre fixée aux extrémités ayant une température T (ehoc thermique dy o namique). A cause de la réflexion desdites ondes de contrainte aux extrémités libres de la barre, il se produit non seulement une compression mais aussi une traction d'une valeur E&alpha; To.Les courtes durées d'échauffement nécessaires à cet effet ont l'ordre de grandeur de 10-4 à 10-6 secondes pour des matériaux techniques et ces durées sont obtenues aujourd'hui par l'intensive radiation électromagnétique hautement énergétiques par la radiation laser, ainsi que par la radiation des particules dans les accélérateurs de particules et installations de réacteurs nucléaires. Pour ces cas, la mesure pour la résistance au choc thermique (dynamique) devient qui remplace et complet l'indice R selon rormule (1). Dans cette formule (2), cv Ccal.g l.grd C-1] est a chaleur spécifique, e [g.cm-3] la masse volumique, les quantités restantes ayant la même signification que dans la formule (1).L'indice R1 correspond exactement au produit de la longueur de la barre L[cm] par l'énergie déposée (par unité de masse et de temps) ro [cal.g-1.sec-1] @v @o R1#L ro#L (3) to où To est la température maximale (obtenue au temps to). L'invention a pour but d'augmenter la résistance au choc thermique dynamique des cibles (ce sont des constructions subissant l'irradiation intensive à haute énergie). Selon l'invention, ce but est obtenu en divisant la cible en sections individuelles d'une longueur LA qui sont plus petites que la longueur Ladm (cm) I1 est donc utile de choisir la distance LF entre les sections individuelles d'au minimum LF # 2&alpha;To Ladm (5) Le choix du matériel est déduit selon l'indice R1 de la formule (2).A part le verre, le quartz, le saphir, le tantale, l'a aluminium, sont tout particulièrement employés les matériaux céramiques concrétés comme le béryllia, l'alumina, la zirconiass mais aussi le beryllium, le graphite, le graphite pyrolitique ou les fibres de carbone ainsi que les alliages ou bien les matériaux composés d'un ou de plusieurs de ces composants. - L'exécution constructive, dans le cas des cibles en forme de baguette par exemple, peut consister en une construction de la cible en forme de peigne (fig. 2). Dans ce quì~suit, conformément au dessin ci-annexé, une forme d'exécution de la cible est décrite, à titre d'exemple. L'écoulement d'énergie déposée (par unité de masse et de temps), r, ainsi que l'écoulement de la température correspondante T, répartie uni formément sur la cible, est indiqué en fig. 1. La fig. 2 montre l'exécution schématique d'une cible en forme de baguette de la longueur LT > subdivisée en des sections de la longueur LA (en forme de peigne, avec espaces LF). Le corps de la cible i (ici en forme circulaire cylindrique) peut être soudé avec le support de la cible 2 ou tertre d'une seule pièce. Par le choix du nombre et de la longueur LA ainsi que du matériel selon formule (2), le fabricant possède un moyen lui permettant de tenir à la hauteur voulue la résistance au choc thermique dynamique. Ainsi, un obstacle technologique essentiel est surmonté et l'irradiation la plus intensive et de la plus haute énergie de la cible devient possible, comme il est désiré particulièrement dans les accélérateurs de particules modernes et dans les installations d'énergie nucléaire. R E V E D I C A T I 0 N S 1 - Procédé de fabrication d'une cible et cible de haute résistance au choc thermique dynamique obtenue par application de ce procédé, caractérisés en ce que la cible, utilisable en particulier dans des accélérateurs de particules et dans des installations nucléaires, est subdivisée en sections individuelles de longueur LA plus courtes que la longueur Ladma selon la formule 2 - Cible selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à part le verre, le quartz, le saphir, le tantale, l'aluminium, sont tout particulièrement employés les matériaux céramiques concrétés comme le béryllia, l'alumina, le zirconia, mais aussi le béryllium, le graphite, le graphite pyrolitique ou les fibres de carbone ainsi que les alliages ou bien les matériaux composés d'un ou plusieurs de ces composants. 3 - Cible selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par subdivision d'une baguette de longueur W en sections individuelles de longueur LA. 4 - Cible selon les revendications 1 et ), caractérisée en ce que les sections de la baguette sont fixées aux dents d'un support de cible en forme de peigne. 5 - Cible selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que la dent recèvant une section de baguette comporte un pied tubulaire permettant de l'assembler par enfilage, sur un moyen tel qu'une broche, aux autres sections de baguette, sections constituant, assemblées, la cible.