Brevet FR2556876A1 — publié le 19850621

L'invention concerne un procédé de 2bracation de structures en matériaux composites formant blindage neutronique. les qualités mécaniques et le faible poids des matériaux composites ont amené son utilisation des engins pour lesquels la diminution du poids est une préoccupation majeure. Aussi les matériaux composites servent-ils à la fabrication de corps de rentrée, de coiffes, de parties de structures dans les industries spatiales et aéronaùtiques. Les risques nucléaires et notamment les effets des hauts flux de neutrons,susceptibles d'autre libérés par les explosions atomiques et les armes à radiation renforcée, sur les armes nucléaires voisines, sur les dispositifs électroniques et sur le personnel ont incité les constructeurs à protéger les installations, armes ou dispositifs essentiels par des blindages neutrophages. Ces blindages sont formés par une feuille ou un dbp8t d'un matériau présentant une section de capture importante vis à vis des neutrons. Le matériau ayant la plus forte section de capture est le gadolinium qui est abondamment utilisé dans le nucléaire pour "lempoisonnement" dans tous les cas où il y a un risque de criticité, par exemple dans le retraitement des combustibles nucléaires. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de structures en matériau composite destiné 6 à servir de blindage neutronique. Selon l'invention, le procédé consiste à introduire un matériau neutrophage dans au moins un des composants du matériau composite0 Les explications données ci-apres à titre d'exemple permettront de comprendre commuent l'invention peut entre réalisée. les matériaux composites comportent généralement une charge (fibres ou particules) enrobée de "résine". Les caractéristiques déterminantes d?un composite sont : -la nature des fibres ou de la charge, -la nature de la "résine" d'enrobage (phénolique, époxy...) -les propriétés de la "résine, -les propriétés de la charge (mécaniques, thermiques, électriques). Suivant la destination de la structure, le matériau composite est choisi en fonction des caractéristiques désirées. C'est ainsi que dans le cas d'un corps de rentrée une attention particulière sera portée aux propriétés ablatives du composite (matrices multidirectionnelle ou unidirectionnelle) ainsi qu'aux propriétés réfractaires et diélectriques de la charge ou des fibres utilisés, Ces diverses propriétés sont obtenues en chargeant le composite de nitures, oxydes, siliciures, carbures, borures de-métaux ou de métalloIdes. Jusqu'à présent seules les caractéris tiques mécaniques, réfractaires et diélectriques ont été développées. C'est ainsi que l'on a obtenu des composites dont les caractéristiques mécaniques sont suscieptibles de rivaliser avec celles des métaux en utilisant des fibres de carbone ou de bore. Or-le bore est un élément neutrophage dont la section de capture est de tordre de 4000 barns. Par suite de la faible épaisseur des fibres de la couche de bore sur les fibres supports (tungstène ou. graphite) le pouvoir d'arrêt d'un flux de neutrons important est faible et ne peut donner une protection efficace. Suivant une caractéristique de l'invention on préfère utiliser comme matériau de charge le gadolinium dont la section de capture est de l'ordre de 46000 barns. Il s'agit cependant d'une valeur moyenne. En effet des techniques de préparation isotopique ou d'enrichissement permettraient avec les isotopes 155 et 157 qui sont contenus respectivement à 14,78% et 15,71 dans le gadolinium commerclal, d'obtenir des efficacités nettement plus élevées. Le gadolinium 155 a une section absolue de 56200 barnspour tout le spectre neutrons, 70000 pour des neutrons de pile et le gadolinium 157, une section absolue de 242000 bats 160000 pour des neutrons de piles. Le maximum d'efficacité se trouve dans le développement du borure de gadolinium où l'action des deux composants permet une très bonne effioacité dans tout le spectre d'énergie des neutrons. Des fibres d'oxyde de gadolinium et de borure de gadolinium présentent des caractéristiques très proches de celles des fibres de bore et un pouvoir d'arrêt vis à vis des neutrons très important Le gadolinium en tant qutoxyde ou borure est utilisé, selon l'invention, pour la fabrication de fibres entrant dans' les matériaux composites ou bien incorporé dans la matrice dans le cas de matériaux frittes. Les composés du gadolinium obtenus à l'état de fibres ou pulvérulant constituent au moins une partie de la charge de résines utilisées pour la fabrication de boucliers pour la protection du personnel et/ou du matériel susceptibles d'8tre soumis à un flux de neutrons. Le procddé de fabrication de structures en matériaux composites formant blindage neutronique consiste à utiliser une charge en un matériau neutrophage, la charge étant de préférence du gadolinium ou un composé chimique du gadolinium. Le gadolinium ou son composé chimique est déposé sous forme d'une couche mince par tout moyen connus sur des fils ou rubans. Les fils ainsi traités sont utilisés dans la fabrication de panneaux ou de structures. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de structures en matériau composite destiné à servir de blindage neutronique, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire un matériau neutrophage dans au moins un des composants du matériau composite. 2. Procédé selon la revendication 1, le matériau composite comportant des fibres enrobées de résine, caractérisé en ce que le matériau neutrophage est déposé sous forme de couche mince sur les fibres. 3. Procédé selon la revendication 1, le matériau composite comporte une charge pulvérulente ou fibreuse, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la charge est constituée d'un matériau neutrophage. 4. Procédé selon la revendication 2 oçu 3, caractérisé en ce que le matériau neutrophage est un élément simple ou un composé chimique. 5. Procédé selon la revendicatioh 4, caractérisé en ce que le matériau neutrophage est du gadolinium naturel. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le gadolinium est enrichi en un de ses isotopes 155 ou 157. 7. Procédé selon la revendication 7, le matériau neutrophage est du borure de gadolinium.