Brevet FR2494841A1 — publié le 19820528

La présente invention concerne un-procédé et un appareil de protection d'un instrument de mesure, tel que photodétecteur, monté dans un appareil de chauffage à micro-ondes et servant à détecter un certain état interne de l'appareil de chauffage. La protection de l'instrument de mesure se traduit par une amélioration de la durée de service, de la précision de mesure etc. de l'instrument de mesure. Un appareil de chauffage à micro-ondes peut servir, par exemple, à un traitement dit dedénitrification directe" lors duquel des micro-ondes sont rayonnées sur une solution d'acide nitrique contenant un matériau combustible nucléaire en cours de dissolution en vue de sa conversion directe en poudre d' oxyde. Dans un tel traitement, on détermine que l'oxydation a pris fin en d8celant un phénomène d'émission lumineuse, qui apparaît à la fin de la réaction, au moyen d'un photodétecteur ou détecteur photosensible. Un appareil de chauffage à microondes sert aussi à la fusion de cendres brûlées. Dans ce cas, pour déceler le niveau atteint par la matière fondue, on dispose en regard une source photo-émissive et un photodétecteur en plaçant le matériau fondu entre eux.Ainsi, lors du chauffage d'un matériau contenant une substance radioactive par rayonnement de micro-ondes, il existe certains cas où des états de chauffage sont décelés au moyen d'un instrument de mesure tel, par exemple, que photodétecteur, caméra de télévision industrielle, carrera à infrarouges, pyromètre optique, dichroïque ou à infrarouges et analogues. Lors du traitement thermique d'un tel matériau contenant une substance radioactive, il est capital d'interdire dans toute la mesure du possible les fuites de substance radioactive à l'extérieur de l'appareil de chauffage et l'on monte donc de façon étanche à l'air l'instrument de mesure sur le corps de l'appareil de chauffage. Toutefois, on ne prend pas couramment de mesures autres que celles assurant l'étanchéité à l'air. De ce fait, l'instrument de mesure se trouve exposé aux gaz corrosifs présents à l'intérieur de l'appareil, tels que vapeurs d'acide nitrique, d'acide sulfurique ou analogue, gaz à haute température, poussière radioactive et chaleur de conduction, et il subit une corrosion ou se trouve fâcheusement affecté par la haute température.En conséquence, la me sure risque de devenir imprécise parce que la lumière est interceptée par les gaz engendrés ou la poussière et, dans le pire des cas, elle devient impossible du fait de la stagnation des poussières et gaz. La présente invention a pour buts de proposer un procédé et un appareil pour la protection d'un instrument de mesure monté dans un appareil de chauffage à micro-ondes qui soient de nature - à épargner à l'instrument de mesure des effets fâcheux découlant du traitement de chauffage par micro-ondes - à améliorer la durée de vie, réduire la fréquence de remplacement et améliorer la précision de mesure et la fiabilité de l'instrument de mesure. Pour atteindre les buts précités, selon la présente invention, on engendre à proximité de l'instrument de mesure un courant de gaz propre dirigé vers l'intérieur de l'appareil de chauffage. Le voisinage immédiat de l'instrument de mesure est ainsi maintenu propre, ce qui évite que l'instrument de mesure ne subisse des effets fâcheux dus au traitement de chauffage par micro-ondes. On va maintenant décrire à titre d'exemples certaines réalisations préférées de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un appareil de chauffage à micro-ondes, servant à un traitement de dénitrification directe, comportant application de la présente invention - la figure 2 représente schématiquement un four de fusion de cendres brillées comportant application de l'invention; et - les figures 3A à 3E illustrent d'autres modes de mise en oeuvre de la présente invention. La figure 1 represente à titre d'exemple une structure d'appareil de chauffage servant à un traitement de dénitrification directe. Un matériau 3 à chauffer, à savoir solution d'acide nitrique contenant une substance combustible nucléaire en cours de dissolution, est placé dans un récipient récepteur inférieur 2 de l'appareil de chauffage 1 et reçoit, à partir d'un guide de micro-ondes 4, un rayonnement de micro-ondes des tiné à le chauffer. A mesure que le traitement de chauffage progresse, le matériau 3 prend en gonflant une forme bombée telle que représentée sur la figure 1.Du fait de chauffage, la solution d'acide nitrique se transforme directement en poudre d'oxyde, et des gaz ou analogues engendrés au cours du chauffage sont évacués par un tuyau d'échappement 5 et en voués à un système de traitement de gaz brûles non représenté. Comme noté plus haut, on détermine le moment où la réaction de dénitrification est terminée en décelant le phénomène photo-émissif auquel donne lieu la poudre d'oxyde résultante, au moyen d'un photodétecteur ou détecteur photosensible 6. Le photodétecteur 6 est placé au fond d'un organe cylindrique 7, monté de manière étanche à l'air dans la paroi de 1' appareil de chauffage 1 de façon que le détecteur 6 soit exactement dirigé vers le matériau 3 à chauffer. Un orifice d'admission de gaz 8 est ménagé dans l'organe cylindrique 7 près du détecteur 6. A partir de cet orifice 8, un courant de gaz est soufflé dans l'appareil de chauffage 1 de façon à éviter que divers effets fâcheux résultant du rayonnement de micro-ondes, tels ceux de gaz corrosifs, de poussière radioactive, de chaleur de conduction et autres ne s'exercent sur le photodétecteur 6.L'organe cylindrique 7 guide le courant gazeux depuis le voisinage du photodétecteur 6 jusqu'au voisinage du matériau 3 à chauffer. La figure 2 représente schématiquement une structure de four de fusion de cendres brIllées. Des cendres brIllées, constituant le matériau 3 à chauffer, sont placées à l'intérieur d'un appareil de chauffage 1 et fondues par la chaleur engen drées par des micro-ondes rayonnées à partir d'un guide d'ondes 4. Deux organes cylindriques 7 sont disposés en positions préfixées sur des parois latérales opposées de l'appareil de chauffage 1 de façon à être face à face. Une source photoémissive 9 est disposée au fond de l'un des organes cylindriques et un photodétecteur 6, au fond de l'autre de ces organes.Ainsi, quand la cendre brIllée n'est pas encore fondue, comme représenté sur la figure 2, le rayon lumineux émanant de la source photo-émissive 9 est intercepté par la cendre et n'atteint pas le détecteur 6. Lorsque, la fusion de la cendre se poursuivant, le niveau de matériau fondu atteint la ligne imaginaire portée en traits mixtes sur la figure 2, le détecteur 6 reçoit le rayon lumineux émanant de la source 9, ce qui permet de savoir où en est la fusion. Un orifice d'admission de gaz 8 est ménagé dans l'organe cylindrique 7 situé du côté du photodétecteur 6 et introduit un courant gazeux dans l'appareil de chauffage 1, bien que non représenté, un orifice d'admission de gaz analogue peut être ménagé dans l'organe cylindrique situé du côté de la source photo-emissive 9, à la même fin. Plusieurs modes de mise en oeuvre assurant la protection du photodétecteur seront décrits ci-dessous en référence aux figures 3A à 3E. La figure 3A illustre le mode de mise en oeuvre le plus fondamental, suivant lequel un organe cylindrique 12 est agencé pour s'étendre vers l'intérieur à partir de la surface de paroi de l'appareil de chauffage 11, un photodétecteur 16 est disposé ourla surface intérieure d'un boîtier 13 placé extérieurement par rapport à l'organe cylindrique 12 et un orifice d'admission de gaz 18 est défini à proximité du détecteur 16. L'organe cylindrique 12 disposé devant le détecteur 16 assure le guidage d'un courant gazeux propre jusqu' à proximité du matériau à chauffer, et le boîtier 13 évite des fuites vers l'extérieur de micro-ondes et de matériau à chauffer.Cette prévention des fuites neut être assurée par choix judicieux du diamètre D et de la longueur L du boîtier 13 (voir, par exemple, "Séries of Electronics Circuit Designs Design of Microwave Basic Circuit par Hiroshi Hasunuma et Katsuyoshi Takagi, page 223, édité par Ohm-sha, Tokyo, Japon, décembre 1964). Plus précisément, pour une fréquence de microondes de 2 450+ 50 MHz, la relation D = L peut être satisfaite si D ( 40 mm, et la relation D -. 2L, si 40 mm D s 50 mm. Un diamètre supérieur à 60 mm (D > , 60 mm) n'est pas indiqué. On évite les effets directs des micro-ondes sur le photodétecteur 16 si le boîtier 13 a la forme voulue pour satisfaire à la condition précitée. Lorsqu'un gaz (tel qu'air ou que gaz inerte, par exemple azote) est soufflé à partir de l'orifice d'admission de gaz 18, on évite le contact avec le photodétecteur 16 des gaz atmosphériques intérieurs à l'appareil de chauffage (par exemple, acide nitrique gazeux et acide sulfu rique gazeux) et de la poussière radioactive. Grâce à ce courant gazeux, l'intérieur du boîtier 13 et de l'organe cylindrique 12 se remplissent de gaz propre et des poussières ou anlogues ne peuvent y stagner. En conséquence, la sensibilité de détection du photodétecteur n'est pas réduite par ces gaz et poussières atmosphériques. Pour le traitement d'un matériau contenant une substance radioactive, l'étanchéité à l'air constitue un impératif majeur, de sorte que le photodétecteur est directement monté sur la paroi de l'appareil de chauffage, et donc atteint par la chaleur par conduction. Avantageusement, lors du soufflage de gaz opéré selon l'invention comme décrit ci-dessus, on peut refroidir tant le photodétecteur 16 lui-même que son voisinage, ce qui permet de réduire les effets fâcheux exercés sur lui par la chaleur. En outre, le fait de soumettre l'atmosphère ambiante régnant au-dessus du matériau à chauffer à un balayage par courant gazeux assure l'évacuation des poussières et gaz engendrés, ce qui permet de déceler la lumière avec une sensibilité accrue. Dans la description que l'on va maintenant donner de variantes de l'invention en se référant aux figures 3B à 3E, on ne donnera d'explications gu'au sujet des éléments différant de ceux décrits à propos du mode de réalisation selon la figure 3A, attendu que, fondamentalement, la structure et le fonctionnement demeurent inchangés. Sur la figure 3B, un ventilateur 21 est disposé derrière le photodétecteur 16 et un orifice d'admission de gaz 18 est ménagé derrière ce ventilateur, de manière à engendrer un courant d'air qui pénètre dans l'appareil de chauffage 11 et refroidit efficacement le détecteur 16.Sur la figure 3C, un serpentin à eau de refroidissement 20 est disposé autour du pourtour de la paroi du boîtier, près du photodétecteur 16, pour refroidir celui-ci et éviter qu'il ne soit chauffé par conduction à partir de son côté tourné vers l'appareil de chauffage. Au lieu du serpentin refroidisseur 20, on peut disposer à l'extérieur du boîtier 13 un moyen de refroidissement par air tel que le ventilateur 23 représenté sur la figure 3D. L'organe cylindrique 12 des figures 3A et 3B peut être supprimé selon la vitesse du gaz, comme représenté sur la figure 3D. La figure 3E illustre une modifi cation apportée à la structure selon la figure 3C et montre une membrane transparente 22 disposée auprès et en face du photodétecteur 16.La membrane transparente 22 empêche de manière fiable les gaz atmosphériques et poussières radioactives de pénétrer à partir de l'appareil de chauffage dans le côté photodétecteur. Dans les réalisations décrites ci-dessus, l'instrument de mesure choisi à titre d'exemple est un photodétecteur. Toutefois, l'homme de l'art conçoit que la présente invention est applicable à d'autres instruments de mesure montés dans un appareil de chauffage à micro-ondes, telle que caméra de télévision industrielle, caméra à infrarouges, pyromètre optique, pyromètre dichrolque, pyromètre à infrarouge et analogues. Grâce à un procédé et à un appareil pour la protection d'un instrument de mesure tel, par exemple, que photodétecteur monté dans un appareil de chauffage par micro-ondes, conformes à l'invention telle que décrite dans ce qui précède, on peut éviter que divers effets fâcheux dus au chauffage par microondes, tels que ceux de gaz corrosifs, par exemple acide nitrique ou acide sulfurique gazeux, de poussière radioactive, de chaleur de conduction et analogues, ne s'exercent sur 1' instrument de mesure. I1 devient ainsi possible de prolonger le temps de service de l'instrument de mesure et de limiter le nombre d'interventions épineuses à prévoir pour son entretient, son examen et son remplacement. Simultanément, l'introduction d'un gaz propre assure le~maintien d'un haut facteur de transmission, ce qui améliore la précision de mesure ainsi que la fiabilité de l'instrument de mesure. Les dispositions préférées decrites se prêtent à diverses modifications et variantes, sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de protection d'un instrument de mesure monté dans un appareil de chauffage par micro-ondes dans lequel un matériau contenant une substance radioactive est chauffé par micro-ondes et un certain état interne de l'appareil de chauffage est décelé par ledit instrument de mesure, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour établir un courant de gaz propre depuis le voisinage de l'instrument de mesure (6, 16) vers l'intérieur de l'appareil de chauffage (11), évitant ainsi que des effets fâcheux dus au traitement de chauffage par micro-ondes ne s'exercent sur l'instrument de mesure. 2. Appareil de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'établissement de courant gazeux comprend un orifice d'admission de gaz (8 ; 18) à partir duquel un gaz propre est soufflé dans l'appareil de chauffage, cet orifice d'admission de gaz étant disposé près de l'instrument de mesure (6 ; 16). 3. Appareil de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'établissement de courant gazeux comprend un ventilateur (21) disposé derrière l'instrument de mesure et un orifice d'admission de gaz (18) disposé derrière ce ventilateur. 4. Appareil de protection selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen d'établissement de courant gazeux comprend un organe cylindrique (5; 12) qui s'étend vers ledit matériau à chauffer pour guider ledit courant gazeux depuis le voisinage de l'instrument de mesure jusqu'au voisinage du matériau à chauffer. 5. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de refroidissement par eau (20) disposé sur la paroi extérieure de l'appareil de chauffage (11) près de l'instrument de mesure (16). 6. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de refroidissement par air (23) disposé à l'extérieur de l'appareil de chauffage (11) près de l'instrument de mesure (16). 7. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une mem brane transparente disposée auprès et en face de l'instrument de mesure. 8. Appareil de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit gaz est de l'air. 9. Procédé de protection d'un instrument de mesure monté dans un appareil de chauffage à micro-ondes dans lequel un matériau contenant une substance radioactive est chauffé par micro-ondes et un certain état interne de l'appareil de chauffage est décelé au moyen de l'instrument de mesure, caractéri- sé en ce qu'il comprend l'établissement d'un courant de gaz propre dirigé depuis le voisinage de l'instrument de mesure vers l'intérieur de l'appareil de chauffage, ce qui évite que des effets fâcheux dus au traitement de chauffage par micro-ondes ne s'exercent sur l'instrument de mesure. 10. Procédé de protection d'un instrument de mesure selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend encore le guidage dudit courant gazeux depuis le voisinage de l'instrument de mesure jusqu'au voisinage du matériau à chauffer.