Brevet FR2366673A1 — publié le 19780428

Une matière de protection contre le rayonnement neutronique produite selon la présente invention est sensiblement analogue à celle décrite dans le brevet des Etat-ni d'Amérique NO 2 727 996. Ce brevet antérieur décrit la réalisation d'un noyau à incorporer à-un stratifié entre deux minces feuilles de métal, par exemple de l'aluminium, par une opération dans laquelle un premier métal, par exemple de l'aluminium, est fondu, et ensuite la matière absorbant les neutrons,de préférence BC (B4C) est ajoutée à 'aluminium fondu et est agitée pour obtenir un mélange uniforme intime. Be mélange est ensuite refroidi, la gaine métallique est appliquée et le mélange "est laminé" à 11 épaisseur voulue. Un procédé perfectionné de produetion de la matière absorbant les neutrons fait ltobjet-de la présente invention. Dans le présent cas, une boîte rectangulaire est réalisée en un métal convenable, de -préférence de l'aluminium en plaque, une extrémité de la boîte étant laissée ouverte. T'es bords des plaques formant la boîte sont soudés ensemble. Un mélange de la matière d'absorption des neutrons, de préférence du carbure de bore, et une poudre métallique finement divisée, de préférence de laluminium-atomisé, est préparé séparément et remué énergiquement pour quelea matière d'absorption des neutrons soit répartie dans l'ensemble du mélange dfune façon très uniforme. Ensuite, le mélange est introduit dans la boîte de façon à la remplir entièreMent. Afin d'éviter la formation de vides dans la matière métallique de gainage, les côtés de la boîte sont frappés judicieusement avec une masse ou marteau analogue pour provoquer le tassement et l'affaissement de la matière. Si nécessaire, on introduit une quantité supplémentaire suffisante du mélange pulvérulent pour remplir entièrement la boite. Ensuite, une plaque est introduite dans le c8té ouvert de la boîte et est soudée tout autour de sa périphérie pour former une enceinte complète. Des orifices sont ménagés dans ltune des extrémités de la boîte ou les deux afin de permettre l'échappement ultérieur de l'air qui, éventuellement, est retenu prisonnier dans l'enceinte. Ensuite, la boîte est portée à une température inférieure au point de fusion de la poudre métallique, de préférence entre 427 et 454 C, dans le cas d'une poudre d'aluminium, et la boîte est laminée pour la réduire à l'épaisseur désirée. te laminage à chaud provoque la liaison métallurgique ou le frittage des particules de poudre métallique et des particules de carbure de bore, de façon que lors de son utilisation ultérieure, la matière conserve ses propriétés d'absorption des neutrons. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel : la figure unique représente une boîte sous sa forme achevée avant le laminage. Selon la présente invention, une matière de protection contre ie rayonnement neutroniquè est produite par une opération dans laquelle est réalisée initialement une boîte ouverte à une extrémité, désignée d'une façon génerale par 10. Il est évident que des boîtes de dimensions différentes peuvent etre utilisées et que les opérations ultérieures peuvent donner une matière d'absorption des neutrons d'épaisseurs différentes. Toutefois, à titre d'exemple, on réalise une boîte mesurant extérieurement 10 x 48 x 94 omen soudant ensemble deux plaques 12 mesurant 1,25 x 48 x 94 cm, deux plaquettes latérales 14 mesurant 1,25 x 7,5 x 94 cm et detix plaquettes extrêmes 16 mesurant 1,25 x 7,5 x 45,5 cm. Ces plaques sont sciées à partir d'une matière de plus grande dimension pour obtenir des bords lisses et réguliers facilitant l'obtention d'un soudage satisfaisant. La boîte est complétée en soudant régulièrement des bords des pièces pour former une boîte ouverte à une extrémité ayant une ouverture de 7,5 x 45,5 cm. Rouir effectuer le soudage, il importe que toutes les surfaces à souder soient propres et exemptes de matières étrangères. La soudure doit avoir une forme régulière, nette et continue. il n1 est admis aucun vide en un point quelconque de la soudure, car cela signifierait uné faiblesse dans la boîte ou lingot et provoquerait son éclatement au cours du laminage ultérieur. On prepare maintenant la matière brute destinée à remplir la bote et cette matière eonstitue l'absorbeur de neutrons qui, dans la forme de réalisation préférée de l'invention, est du carbure de bore granulaire du pulvérulent et de la poudre métallique, par exemple de l'aluminium atomisé. En pratique, une matière de protection contre le rayonnement neutronique est réalisée en plusieurs qualités avec des proportions différentes de l'absorbeur de neutrons et de la poudre métallique. Ces qualités peuvent correspondre, par exemple, à 35 % en volume de ltabsorbeur de neutrons ou à 50 % en volume de cette matière. La matière en poudre est mélangée intimement pour obtenir une uniformité sensiblement absolue. A cet effet, il est préférable de placer les quantités nécessaires de la matière pul vérulente dans un mélangeur de poudre et de l'agiter jusqu'à ce qu'on obtienne une répartition uniforme d'une matière dans l'autre. Cette matière intimement mélangée est ensuite introduite dans la boite ouverte à une extrémité, par exemple au moyen d'une pelle à main. La-boite est entièrement remplie et pour que la matière en poudre s'affaisse et se tasse, ainsi que pour éliminer toute inclusion importante d'air, on frappe judicieusement les côtés de la boîte au moyen d'une masse ou bien oh agite énergiquement le récipient rempli pour atteindre le même résultat.Finalement, l'extrémité ouverte de la boîte est fermée par la plaque métallique découpée aux dimensions nécessaires et lorsqu'elle est placée, cette plaque bute fermement contre la matière contenue dans la boite. Cette plaque est ensuite soudée en utilisant les mêmes précautions que pour la réalisation de la boite ouverte à une extrémité. Après le soudage de la pièce extrême, on ménagede petits orifices 18 dans chaque extrémité de la boite, par exemple en perçant trois trous de 6,35 mm qui sont ensuite provisoirement fermés en y introduisant des rivets d'aluminium de 6,35 mm. Ces rivets constituent des bouchons et retiennent la matière dans les boîtes jusqutà ce qu'elles soient laminées. tes lingots que forment les boîtes remplies et soudées dont les orifices des extrémités sont fermés par les bouchons sont prêts à être laminés et peuvent être transférés vers le lieu de stockage des lingots à laminer. Lorsqutil s'agit de laminer les lingots, les bouchons sont enlevés des trous percés dans les extrémités pour permettre à ltair emprisonné de s'échapper. tes lingots sont ensuite empilés et chargés dans un four d'homogénéisation en étant séparés de préférence par des éléments d'écartement de 2,5 cm pour permettre un réchauffage uniforme de tous les côtés. La température du four est maintenue à 468 OC et les lingots sont-homogénéisés pendant 1 2 heures environ pendant lesquelles la température du'métal du lingot est comprise entre 427 et 4540C dans leur ensemble, ce qui correspond à la plage la plus favorable pour le laminage. Pendant le laminage, la température du cylindre de travail ne doit correspondre qutà la quantité de chaleur absorbée à partir de la plaque normalement réchauffée. On fait passer le lingot immédiatement entre les cylindres jusqu'à ce que la brame ait atteint une longueur d'environ 1,35 m. On fait tourner ensuite la brame de 900 et on effectue le reste du laminage sur le côté large jusqu'à ce que l'épaisseur finale soit atteinte. L'absorbeur de neutrons usuel est fourni en deux dimen sionsfinales, à savoir3,2 et 6,35 mm. On a constaté que les lingots ayant les dimensions donnéeS plus haut sont amenés à l'épaisseur finale en huit passes ou plus. Après le laminage, la feuille d'absorption des neutrons est aplatie. A cet effet, elle peut être aplatie à chaud sous des poids ou bien elle peut être aplatie en utilisant un petit appareil de redressement. Toutefois, on préfère l'aplatissement à chaud dans un four. Pour l'effectuer, on place la feuille sous forme de pile sous de gros poids dans un four maintenu à une température d'environ 4270C pendant 1 heure pour chaque épaisseur de 2,5 cm des plaques. Si toutes les plaques ne sont pas aplaties à la fin du cycle, celles qui sont plates sont enlevées, les plaques restantes sont retournées et soumises à nouveau au cycle de chauffage. Après avoir aplati la feuille, on la découpe à la dimension voulue. On peut l'effectuer commodément au moyen d'une cisaille à guillotine. La matière est très facilement coupée et contrairement à ce que l'on pourrait s'attendre, elle ne provoque pas une usure excessive des lames de la cisaille. A cause de la présence du noyau du stratifié, la coupe de la cisaille à guillotine forme un bord très propre lorsqu'on le compare à une coupe d'un morceau d'aluminium de 6,35 mm. il convient -de noter que l'absorbeur du neutron nécessite normalement une certification, ce qui signifie que le fabricant doit analyser chaque lingot produit. Ceci est effectué en pesant cinq grammes environ du mélange de carbure de bore et d'aluminium. Ce mélange est dissous dans 100 cm3 d'eau et 100 cm3 d'acide chlorhydrique ayant la pureté du réactif de laboratoire et on filtre la solution dans un creuset taré de Gooch. On sèche la matière fiitrée à 3160e pendant 1 heure et la refroidit dans un dessiccateur. Le résidu est du carbure de bore et on le pèse pour déterminer le pourcentage ppndéral de carbure de bore contenu dans l'échantillon initial du noyau. il est bien entendu que le laminage réduit non seulement l'épaisseur du mélange de carbure de bore et de poudre d'aluminium, mais également l'épaisseur des plaques 12 constituant les revêtements externes et opposés de la matière terminée. Selon l'épaisseur finale da stratifié, le gainage d'aluminium sur les côtés opposés peut avoir une épaisseur d'environ 0,5 ou 1 mm, l'intérieur du stratifié étant naturellement constitué des particules réunies par liaison moléculaire de l'absorbeur de neutrons et de l'aluminium ou autre métal en poudre, le noyau étant réuni d'une façon permanente avec les surfaces internes de la gaine externe par liaison moléculaire. Bien qu'il soit possible de faire varier les dimensions précises selon les besoins, il est souhaitable de ne pas diminuer l'épaisseur du lingot par laminage à plus de 1/30 de son épaisseur initiale et de réduire la gaine d'aluminium sur les côtés opposés de la matière laminée à une épaisseur qui n'est pas inférieure à 0,25 mm. Bien que la description ci-dessus se réfère à l'aluminium comme matière en poudre qui est mélangée intimement avec le carbure de bore finement divisé, il est possible d'obtenir des produits utiles lorsque le métal en poudre est le magnésium ou l'acier inoxydable. il va de soi que le procédé décrit peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une feuille rigide et d'absorption des neutrons, caractérisé en ce qu'il constate & former une boîte métallique rectangulaire ouverte à une extrémité en soudant en continu les bords des plaques rectangulaires formant les parois supérieure et inférieure, des plaquettes formant les côtés et d'une plaquette formant uné extrémité, à mélanger ensemble un composé finement divisé de bore absorbant les neutrons et une poudre métallique finement divisée pour obtenir un mélange sensiblement uniforme, à placer la boîte en orientant son extrémité ouverte vers le haut, à remplir entièrement la boite avec la matière du mélange uniforme, à secouer la boîte remplie à plusieurs reprises pour provoquer le tassement du mélange finement divisé et éliminer les vides ou poches d'air à l'intërieur de ia boîte, à ajouter la quantité nécessaire du mélange pour remplir la botte, à appliquer la plaquette formant 1vautre extrémité- à ia boite de façon qu'elle bute fermement contre la matière en poudre et à former une soudure continue autour de ses bords le long des bords extrêmes adjacents des plaques formant les parois supgrieure et inférieure et des plaquettes formant les cotés pour constituer un lingot composite pouvant être laminé, à homogénéiser le lingot pour le porter à une température élevée comprise entre 4270 et 4540cet à laminer à chaud le lingot sensiblement à la température précitée en plusieurs passes pour réduire son épaisseur et former une mince feuille rigide d'absorption des neutrons dans laquelle les particules de l'absorbeur de neutrons finement divisé et de la poudre métallique sont réunies par liaison lifoléculaire les unes aux autres et aux surfaces interne des minces revêtements métalliques externes constitués par les plaques formant les côtés supérieur et inférieur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil consiste à cisailler les bords du stratifié pour former une feuille rigide d'absorption des neutrons ayant les dimensions voulues. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil consiste à former des orifices dans une paroi extrême de la boite avant le laminage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qutil consiste à boucher les orifices à l'aide de bouchons amovibles pour permettre de stocker les lingots et à enlever les bouchons avant le laminage. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière d'absorption des neutrons est 34C. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le métal en poudre est essentieliement L'aluminium, le magnésium ou l'acier inoxydabie. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lé matériau constituant les plaques et les plaquettes avec lesquelles la boîte est formée par soudage est essentiellement l'aluminium 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé ence que les plaques et plaquettes formant la boîte ont une épaisseur initiale avant laminage d'au moins 12,5 mm. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'épaisseur du lingot avant laminage est plusieurs fois supérieure à celle de la matière laminée. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'épaisseur du lingot est réduite par laminage au maximum au trentième de son épaisseur initiale. 11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que 11 épaisseur du gainage d'aluminium à l'extérieur de la matière laminée n'est pas inférieure à 0,25 mm. 12. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à aplatir la matière laminée après le laminage. 15. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape d'aplatissement consiste à aplatir une pile de plusieurs feuilles de matière laminée à chaud sous de gros poids.