Brevet FR2425636A1 — publié le 19791207

La présente invention a pour objet un matériau composite utilisable pour la détection de fuites d'un métal liquide et le procédé de détection de fuites d'un létal liquide à l'aide dudit matériau. On sait que, notamment dans certains réacteurs nucléaires dits réacteurs à métal liquide, certaines conduites transportent des métaux liquides tels que par exemple, du sodium liquide. Il est nécessaire de pouvoir detecter rapidement et de façon précise l'existence de fuites de métal liquide le long de ces conduites. Jusqu'à présent, pour essayer de détecter les fuites éventuelles de métal liquide le long de telles conduites, on a disposé en spirale le long de ces conduites des couples de fils électriquement conducteurs, enfilés dans des perles en un matériau électriquement isolant. Pour mieux faire comprendre ces essais effectués antérieurement, on a représenté schématiquement, sur les figures I et 2, l'enroulement en spirale de l'ensemble "fils enfilés dans les perles" autour d'une conduite de métal liquide. On voit > sur la figure 1, les fils conducteurs 1 enfilés dans les cavités 2 prévues à cet effet dans les perles 3 les perles 3 ont une forme telle qu'elles puissent s'embosser les unes dans les autres. On voicS sur la figure 2, l'ensemble fils enfilés dans les perles, symboliste en 4. enroulé en spirale sur la conduite 5 dans laquelle circule le métal liquide. -L'ensemble 4 est maintenu applique sur le conduit 5, par exemple par cerclage métallique. On applique une différence de potentiel électrique aux fils I ; si une goutte de métal liquide passe sur la surface externe de la conduite 5 et tombe sur l'ensemble 4 de façon telle qu'elle établit une liaison entre les deux fils 1 ou de façon telle qu'elle établit une liaison entre la masse et un fil. il se produit un court-circuit que l'on détecte à l'aide d'un systeme approprié. Ce système présente plusieurs inconvénients, En effet, l'ensemble fils conducteur enfilés dans les perles. présente une souplesse très relative et il est donc difficile de l'api pliquer étroitement le long de la conduite de métal liquide. De plus, l'enfilement des fils électriques dans ces perles est très minutieux, D'autre part, ces perles, en général en un matériau céramique stéatite, porcelaine, alumine3 sont tràs fragiles et cassent facilement. Enfin, avec ce systeme il est difficile de localiser de façon précise les fuites évent tuelles de métal liquide à l'extérieur de la conduite. L'invention a justement pour objet un matériau et un procédé permettant de détecter de faucon efficace et simple les fuites de métal liquide pouvant se produire le long d'une conduite de métal liquide. Le matériau conforme à l'invention se caractérise an ce qu'il comprend une couche constituée dVun tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants dans lequel sont noyés, à intervalles réguliers, des fils électriquement conducteurs, chacun desdits fils conducteurs étant électriquement isolé de part et d'autre de ladite couche. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les fils électriquement conducteurs sont dans le sens de la channe du tissu. Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque fil électriquement conducteur est gainé par un tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants, quelle que soit la température [cette température peut dépasser dans certaines cas BOQ C). Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le matériau considéré est constitué par un empilement de couches comprenant une couche centrale constituée d'un tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants dans lequel sont noyés, à intervalles réguliers, dans le sens de la chaîne du tissu, des fils électriquement conducteurs, ladite couche étant comprise entre au moins deux couches externes constituées d'un tissu de fils minéraux réfractaires et électriquement isolants. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le matériau est constitué par un empilement de couches, les couches de tissu de fils isolants étant alternées avec des couches de tissu dans lequel sont noyés des fils conducteurs, certaines de ces dernières possédant des fils conducteurs dans le sens de la trame et d'autres possédant des fils conducteurs dans le sens de la chaîne. Le matériau de l'invention peut également être cons titué d'un empilement compact de couches, telles que définies ci-dessus, dans lequel chacun des fils électriquement con du teurs de la couche centrale est gainé par un tissu de fils minéraux. réfractaires et électriquement isolants. Selon 11 invention, les fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants sont constitués à partir de fifres céramiques choisies dans le groupe comprenant les fibres de silice vitreuse, les fibres de silicate d'alumine, les fibres d'alumine- dopée en silice.De préférence, ce sont des fils obtenus a partir de fibres de silice vitreuse, Mais ce peut être également des fils obtenus a partir de fibres de silicate d'alumine, obtenu par fusion de kaolin, ayant une teneur de l'ordre de 45% en alumine, de fibres de silice et d'alumine obtenues par fusion d'oxyde de silice et d'alumine qui contiennent environ 60% d'alumine, ou bien de fibres de silice et d'alumine treks riches en alumine (d'une teneur en alumine supérieure à 908t, polycristallines et obtenues par traitement thermique rapide. Selon l'invention, les fils électriquement conducteurs sont, par exemple, des fils de nickel, des fils de nickel-chrome, des fils d'or, des fils de platine, des fils de platine rhodié, des fils d'or-palladium, ou tout métal inerte chimiquement dans l'atmosphere dans laquelle les fils sont placés et conservant une conductibilité électrique suffisante ainsi qu'une bonne souplesse dans les conditions d'utilisation. Selon un mode préféré de l'invention, la couche centrale et les couches externes (dans le cas du deuxième mode de réalisation) sont tissées sous forme de satin, de taffetas ou de serge, les fils de trame étant constitués, pour toutes les couches, par des fils minéraux réfractaires et les fils de chaine étant constitués, pour les couches externes, par des fils minéraux réfractaires et, pour la couche centrale, par des fils minéraux réfractaires alternés, à intervalles régu liers, avec des fils électriquement conducteurs, Dans le cas du deuxième mode de realisation. les différentes couches constituant le matériau considéré sont assemblées en im empilement compact, soit en les cousant les unes aux autres, soit par tissage simultané des différentes couches. De fanon plus précise, le matériau est sous forme d'un ruban, chacun des fils électriquement conducteurs dépas- sant à au moins une extrémité dudit ruban et étant susceptible d'être raccordé à un système de détection de défaut d'isolement électrique. Selon un mode de réalisation possthle, les fils conducteurs sont disposés deux par deux en forme de Lou- cle, chacune de ces Boucles étant raccordée au système de détection de défaut d'isolement électrique L'invention a également pour ohjet le procédé de détection de fuites d'un métal liquide le long d'une conduite dans laquelle circule ledit métal liquide à l'aide du maté riau considéré.Ce procédé se caractérise en ce qu'on met en place sur la conduite un ruban du matériau tel que défini cidessus, on raccorde les fils électriquement conducteurs à un système de détection de défaut d'isolement électrique et on contrôle les variations de résistance électrique, respectivement, entre chaque élément de fil conducteur continu et son voisin, et entre chaque élément de fil conducteur continu et la masse. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé considéré, on enveloppe partiellement la conduite par le ruban, ledit ruban étant mis en place de façon telle que les fils électriquement conducteurs soient disposés parallèlement à l'axe central de la conduite. Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, on enroule le ruban le long de la conduite, ledit ruban étant mis en place de façon telle que les fils électriquement conducteurs soient disposés en hélice par rapport à l'axe central de la conduite. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui sult, faite en référence aux figures 3, 4 5 et 6 jointes dans lesquelles - les figures 3 et 4 représentent en perspective deux modes de réalisation du matériau conforme à l'invention, et - les figures 5 et 6 représentent deux modes possibles d'utilisation du matériau conforme à l'invention pour la détec- tion de fuites d'un métal liquide le long d'une conduite. Sur la figure 3 on a représenté le matériau conforme à l'invention sous forme d'un ruban 6 comportant une couche centrale 7 comprise entre deux couches externes 8 et 9. Les couches 8 et 9 sont en un tissu de fils IQ, formés à partir de fibres de silice vitreuse, tissés sous forme de taffetas (les fils de trame et les fils de channe sont constitués à partir de fibres de silice). La couche centrale 7 est consti- tuée par un tissu, tissé sous forme de taffetas ; les fils de trame sont constitués à partir de fibres de silice vitreuse et les fils de chaîne sont constitués par des fils formés a partir de fibres de silice vitreuse et, à intervalles réguliers, par des fils électriquement conducteurs 11.Le taffetas constituant les différentes couches comporte 12 fils en channe par centimètre de longueur et 12 fils en trame par centimètre de longueur I pour la couche centrale, ce taffetas comporte deux fils conducteurs par centimètre de longueur. Chacun des fils conducteurs Il est gainé par un tissu de fibres de silice vitreuse. L'intervalle entre deux fils conducteurs 11 adjacents est calculé le plus faible possible mais de façon telle qu'il y ait isolement électrique entre eux. Les extrémités des fils Il dépassent à une extrémité u ruban et sont raccordée à un système de détection de défaut d'isolement é ctrique, symbolisé en 12. Sur la figure 4, on a représenté une variante de réalisation du matériau considéré. Les fils conducteurs Il de la couche centrale 7 sont disposés deux par deux en forme de boucle, et chaque boucle est raccordée au système 12 de detection de défaut d'isolement électrique. Ce dispositif présente l'avantage que l'on peut s'assurer de la continuité des fils électriquement conducteurs et vérifier qu'il n'y a eu aucune rupture au cours du montage. Sur la figure 5, on a représenté le ruban 6 envelop pant partiellement la conduite 53 de métal liquide ; le ruban 6 est place de façon telle que les fils électriquement conducteurs Il soient parallèles à l'axe central de la conduite 13. Ce ruban 6 est maintenu étroitement serré autour de la conduite 13 à l'aide de lanières de maintien 14 cousues de place en place sur le bord latéral du ruban ; ces lanières sont en un tissu de fibres de silice vitreuse. Les fils conducteurs Il sont raccordés au système 2 de détection de défaut d'isole ment électrique, Sur la figure 6, on a représenté le ruban 6 enroulé sur la conduite 13 de façon telle que les bords se superposent légèrement les uns sur les autres, et que les fils conducteurs 11 soient disposés en helnce par rapport à Yaxe central de la conduite 13.Ce ruban 6 peut également entre maintenu étroitement serré autour de la conduite 13 à l'aide de lanières de maintien (non représentées sur la figure) Les fils conducteurs Il sont reliés au systeme 12 Le système de détection de défaut d'isolement électrique, symbolisé en 12, peut entre constitué, par exemple, par un ohm-mètramuni d'un dispositif automatique et périodique d'exploration des éléments conducteurs. Ainsi, si une goutte de métal liquide 15 tombe de la conduite 13, traverse la couche 9 directement en contact avec la conduite 13 et touche à la fois deux fils successifs Il (dans le das de la figure 3), ou deux boucles successives (dans le cas de la figure 4), elle crée un court-circuit qui en trame une chute de résistance électrique que l'on détecte avec la système 12. On peut également détecter une fuite de métal liquide par chute de la résistance électrique entre chaque fil 11 et la masse représentée par le conduit 13 (dans le cas de la figure 3) et par chute de la résistance electrique entre chaque boucle et la masse (dans le cas de la figure 4].Pour pouvoir localiser plus facilement l'endroit où il y a fuite de métal liquide, le ruban est coupé en différents tronçons pouvant aller de deux mètres à dix mètres de longueur. Bien entendu, la description donnée cid essus n'a aucun caractère limitatif vis à-vis de l'invention. Le matériau conforme à l'invention présente cet avantage qu'il est souple et donc peut s'appliquer étroitement autour de la conduite de métal liquide et des accessoires de la conduite (brides d'assemblageR clapets électrovannes, etc...) et qu'il résiste à des températures supérieures à 800 C. Le matériau considéré peut être utilisé, notamment, pour détecter des fuites de sodium liquide, de zinc liquide, d'aluminium liquida, de chlorures liquides ; il peut être utilisé également pour détecter des fuites dans les fours à bain de sels fondus. REVENDICATIONS 1. Matériau composite utilisable pour la détection de fuites d'un métal liquide, caractérisé en ce qu'il comprend une couche constituée d'un tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants dans lequel sont noyés, à intervalles réguliers, des fils électriqusment conducteurs, chacun desdits fils conducteurs étant électriquement isolé de part et d'autre de ladite couche 2. Matériau selon la revendication 1, caractérise en ce que les fils électriquement conducteurs sont dans le sens de la chaîne du tissu. 3. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque fil électriquement conducteur est gainé par un tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants. 4. Matériau selon l'une quelconque des revendications I ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par un empilement de couches comprenant une couche centrale constituée d'un tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants dans lequel sont noyés, à intervalles réguliers, dans le sens de la chaîne du tissu, des fils électriquement conducteurs, ladite couche étant comprise entre au moins deux couches externes constituées d'un tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants. 5. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par un empilement compact de couches comprenant une couche centrale constituée d'un tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants dans lequel sont noyés, à intervalles réguliers, dans le sens de la chaîne du tissu, des fils électrique ment conducteurs, &commat; chacun desdits fils conducteurs étant gainé par un tissu de fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants, ladite couche étant comprise entre au soins deux couches externes constituées d'un tissu de fils minéraux réfractaires et électriquement isolants 6, Matériau selon l'une quelconque des revendications a à 5, caractérisé en ce que les fils minéraux, réfractaires et électriquement isolants sont constitués à partir de fibres céramiques choisies dans le groupe comprenant les fibres de Silice vitreuse, les fibres de silicate d'alumine, les fibres d'alumine dopée en silice. 7. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fils électriquement conducteurs sont choisis dans le groupe comprenant les fils de nickel, les fils de nickel-chrome, les fils d'or, les fils de platine, les fils de platine rhodié, les fils d'or-palladium. 6. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé an ce qu'il est sous forme d'un ruban, chacun des fils électriquement conducteurs dépassant à au moins une extrémité dudit ruban et étant susceptible d'etre raccordé à un système de détection de défaut d'isolement électrique 9. Matériau selon l'une quel conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est sous forme d'un ruban, les fils électriquement conducteurs étant disposés deux par deux en forme de boucle, chacune des dites boucles étant susceptible d'être raccordée a. un système de détection de défaut d'isole- ment électrique. 1E, Procédé de détection de fuites d'un métal liquide, notamment le long d'une conduite dans laquelle circule ledit métal liquide, caractérisé en ce qu'on met en place sur ladite conduite un ruban d'un matériau comprenant une couche d'un tissu de fils minéraux réfractaires et électriquement isolants dans lequel sont noyés, à intervalles réguliers, des fils électriquement conducteurs, on raccorde lesdits fils électriquement conducteurs à un système de détection de defaut d'isolement électrique et on contrôle les variations de résistance électrique, respectivement, entre chaque élément de fil conducteur continu et son voisin, et entre chaque élément de fil conducteur continu et la masse. i1. Procédé selon la revendication lU, caractérisé en ce qu'on enveloppe partiellement ladite conduite par ledit ruban, ledit ruban étant xis en place de fanon telle que les fils électriquement conducteurs soient disposés parallèlement à l'axe central de ladite conduite, 12, Procédé salon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on enroule ledit ruban le long de ladite conduite, ledit ruban étant mis en place de façon telle que les fils électriquement conducteurs soient disposés en hélice par rapport à l'axe central de ladite conduite,