Brevet FR2544860A1 — publié le 19841026

La présente invention a pour objet un dispo- sitif thermoflux-métrique pour le contrôle de matières calogênes à l'intérieur d'un conteneur. Elle trouve de nombreuses applications dans les domaines très divers nucléaires ou non et particu- lièrement dans la gestion de magasins de stockage des matières nucléaires calogènes o elle permet de mesu- rer les quantités de ces matières en un temps très bref. Le brevet français N O EN 7203249 décrit un fluxmètre thermique ayant pour détecteur une double résistance électrique o la sensibilité n'étant pas très grande, la précision des mesures n'est acceptable que pour un signal suffisant On a cherché à créer un 1 S fort gradient de température entre les deux résistan- ces de mesure, en les séparant par un matériau thermi- quement isolant. Dans ces conditions, l'équilibre thermique n'est atteint qu'au bout d'une ou deux dizaines d'heu- res Pendant tout çe temps, il est nécessaire de main- tenir la température de référence aussi constante que possible, et des contrôles doivent être faits à inter- valles réguliers. En conclusion, ce fluxmètre connu est un appareil coûteux, peu commode d'emploi pratiquement intransportable, et qui, de plus, ne s'adapte pas à tous les types de conteneurs. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. Pour cela, on cherche, contrairement au fluxmètre de l'art antérieur, à perturber le moins possible, l'équilibre thermique de l'échantillon dans son conteneur et du milieu ambiant. L'invention a pour objet un dispositif ther- moflux-métrique pour le contr 8 le de matières calogènes à l'intérieur d'un conteneur comportant des sondes de température sous forme de thermistances caractérisé en ce que les thermistances sont réparties selon une première série disposée à la surface extérieure du conteneur et une deuxième série disposée à la surface d'une pièce d'un matériau de bonne conduction thermi- que baignant dans le milieu ambiant du conteneur. Selon une autre caractéristique, chaque thermistance est placée sur un support composé d'une partie rigide et d'une matière souple et thermo-iso- lante, celle-ci la protégeant de l'influence de l'air ambiant. Selon une autre caractéristique, le conte- neur est un confinement pour des matières radio-acti- ves calogènes situé dans une cage centrée de transport et la première série de thermistances est disposée sur la surface dudit confinement au moyen des ceintures et la deuxième série est placée sur des réglettes fixées sur des montants tubulaires constituant ladite cage. Selon une autre caractéristique, le nombre et le placement des ceintures portant la première sé- rie de thermistances correspondent au nombre et à l'emplacement des échantillons calogènes à l'inté- rieur du confinement. Les caractéristiques de l'invention ressor- tiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre explicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement en perspective, le dispositif thermoflux-métrique selon l'invention, la figure 2 représente schématiquement un support thermistance, la figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation d'un confinement de matière radio- active calogène, la figure 4 a représente schématiquement un mode de réalisation d'une ceinture souple, comportant des thermistances, la figure 4 b représente une réglette cage comportant aussi des thermistances, la figure 5 est un diagramme qui montre la courbe des températures mesurées sur -la paroi d'un confinement en fonction du temps, la figure 6 est un diagramme qui montre la courbe des températures après la mise en place des sondes thermiques. Le thermoflux-mètre, selon l'invention, est basé sur le principe du calorimètre à double résistan- ce 3, 4. Sur la figure 1, on voit un échantillon de matière calogène 1 se trouvent dans un conteneur 2. Sur la paroi de celui-ci est représentée une première série de thermistances 3, dont la géométrie de la distribution a été choisie afin d'obtenir une valeur significative à la fois de la température de cette surface et de l'échantillon dans le conteneur. Dans le milieu ambiant entourant ce conte- neur, est représentée une deuxième série de thermis- tances 4 Elles sont fixées sur la surface d'une pièce 5 d'une matière de bonne conduction thermique Le flux thermique qui sort du conteneur entraîne un gradient de température entre les deux séries de thermistances. A partir de celui-ci, on peut déduire les quantités de matières calogènes se trouvant à l'intérieur d'un con- teneur. Comme le montre la figure 2, chaque thermis- tance 6 est placée sur un support 7 composé d'une par- tie rigide 8 et d'une partie souple 9 thermo-isolan- te; celle-ci la protège de l'influence de l'air am- biant A titre d'exemple, la partie rigide peut être réalisée en téflon, la partie souple en mousse de po- lyéther. La figure 3 représente un mode d'application du thermoflux-mètre selon l'invention avec un confine- ment 10 de matières radioactives calogènes situées dans une cage centrée de transport 11. Le confinement est de forme cylindrique c'est la raison pour laquelle dans un mode de réalisa- tion préféré, la première série de thermistances est fixée sur des ceintures 12 faciles à poser rapidement sur la paroi du cylindre, comme le montre la figure 4 a. Le confinement 10 renferme de 1 à 4 échan- tillons superposés et la puissance émise de chaque échantillon est comprise entre 0 et 12 Watts Comme les répartitions des sources de puissance sont donc nombreuses, il est indispensable que la mesure du flux thermique puisse permettre de repérer simultanément la position géométrique de chaque échantillon, c'est la raison pour laquelle la disposition de chaque ceinture portant un groupement de thermistances, est telle qu'elle fournit une valeur significative à la fois de la température et du positionnement de l'échantillon 1 calogène à l'intérieur du confinement 10. Des thermistances formant la deuxième série sont groupées sur des réglettes 13 (figure 4 b) qui sont faciles à fixer sur les montants tubulaires, l'ensemble formant la cage de transport Ces montants ont une bonne conduction thermique et bai- gnent dans l'air ambiant Le contact thermique des thermistances de la deuxième série avec des pièces d'un matériau de bonne conduction thermique comme des tubes métalliques constituant la cage, permet de mesu- rer une valeur de la température ambiante moyenne qui ne suit pas des changements de température abruptes provoqués par des perturbations momentanées. Les échantillons calogènes ont été intro- duits dans la cage bien avant que la mesure ne soit effectuée car l'équilibre thermique est long à attein- dre à cause de la grande masse du système et de sa grande inertie thermique qu'il entoure. Comme le montre la figure 5, l'équilibre thermique du système n'est atteint qu'au bout de 24 heures. Lors de la mise en place des ceintures et réglettes, il s'écoule environ 20 minutes avant que le régime d'équilibre soit atteint comme le montre la fi- gure 6. La méthode calorimétrique permet alors d'effectuer des mesures en environ 20 minutes après-la mise en place des sondes thermiques. On obtient une précision de mesure de 1 à 6 % suivant que l'on opère dans un local plus ou moins bien régulé en température. L'exemple d'une application du thermoflux- mètre selon l'invention avec un confinement pour des matières radioactives calogènes qui vient d'être décrite montre sa haute performance en local indus- triel, qui permet de mettre au point un système de mesure répondant bien aux contraintes d'utilisation: -25 le temps de mesure ne dépasse pas quelques dizaines de minutes; la précision obtenue est de 1 à 6 % suivant en parti- culier les variations des conditions ambiantes; le thermoflux-mètre est facile à monter et à trans- porter. Enfin, la simplicité du thermoflux-mètre rend son coût et son utilisation très faibles. On peut aussi envisager d'utiliser ce dispo- *sitif pour contrôler les assemblages des réacteurs nu- cléaites à condition que la puissance dégagée soit suffisantepour évaluer le degré d'encrassement des matières calogènes des filtres à la sortie des boîtes à gants et,our contrôler les casiers de stockage muraux de produits radioactifs, etc REVENDICATIONS 1 Dispositif thermoflux-métrique pour le contrôle de matières calogènes ( 1) à l'intérieur d'un conteneur ( 2) comportant des sondes de température sous forme de thermistances caractérisé en-ce que les thermistances sont réparties selon une première série ( 3) disposée à la surface extérieure du conteneur et une deuxième-série ( 4) disposée à la surface d'une pièce baignant dans le milieu ambiant du conteneur. 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que chaque thermistance est placée sur un support ( 7) composé d'une partie rigide ( 8) et d'une matière souple et thermoisolante ( 9), celle-ci là protégeant de l'influence de l'air ambiant. 3 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que le conte- neur est un confinement ( 10) pour des matières radio- actives calogènes situé dans une cage centrée de transport ( 11) et en ce que la première série de ther- mistances ( 3) est disposée sur la surface dudit confi- nement au moyen des ceintures ( 12) et la deuxième sé- rie ( 4) est placée sur des réglettes ( 13) fixées sur des montants tubulaires ( 14) constituant ladite cage. 4 Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que le nombre et le placement des ceintures ( 12) portant la première série ( 3) de ther- mistances correspondent au nombre et à l'emplacement des échantillons ( 1) calogènes à l'intérieur du confi- nement ( 10).