Brevet FR2559912A1 — publié le 19850823

La présente invention concerne des détecteurs d'un rayonnement gamma destinés par exemple à la détermi- nation de la répartition et du degré de contamination radioactive d'une structure, et elle concerne aussi des procédés de mesure d'un rayonnement gamma. - Au cours de la détermination de la contamination radioactive d'une structure, il serait très utile de disposer d'un instrument portatif, capable de mesurer le flux du rayonnement gamma provenant de directions incluses dans un petit angle solide par rapport à l'axe de l'instrument, sans que la mesure soit affectée par le rayonnement provenant d'autres directions, pour la localisation des sources de rayonnement gamma. La réalisation d'un tel instrument destiné au rayonnement gamma est plus difficile que pour un rayonnement alpha au bêta, car une couche de protection de quelques mil- limètres d'épaisseur d'aluminium par exemple arrête à la fois les particules alpha et bêta, alors qu'une couche protectrice de plomb par exemple, même avec une grande épaisseur, ne permet qu'une faible atténuation du rayonnement gamma, avec réduction de son intensité mais sans qu'il soit totalement arrêté, si bien que les détecteurs directionnels de rayonnement gamma sont lourds et nécessitent un blindage de plomb de grande masse. L'invention concerne un procédé de mesure du flux du rayonnement gamma incident dans un petit angle autour d'un axe, comprenant la mesure du flux gamma parvenant sur un détecteur, la mesure du flux gamma parvenant sur le détecteur lorsqu'un dispositif de blindage est décalé par rapport au détecteur en direction axiale afin que, en coopération avec le détecteur, il délimite le petit angle, et le calcul de la différence entre les deux mesures du flux gamma. Les deux mesures peuvent être effectuées par déplacement du dispositif de blindage entre une position désaxée dans laquelle il n'a pas d'effet notable sur le flux gamma atteignant le détecteur, et la position axiale précitée. L'invention concerne aussi un instrument de mesure du flux du rayonnement gamma incident dans un petit angle autour d'un axe, l'instrument comprenant un détecteur du rayonnement gamma, un bloc de blindage disposé afin qu'il laisse le détecteur exposé au rayon- nement gamma parvenant dans le petit angle, et un noyau de blindage mobile entre une position se trouvant sur l'axe de l'instrument pour laquelle le noyau délimite un petit angle en coopération avec le détecteur, et une seconde position, du même côté du détecteur que le bloc de blindage, et un dispositif destiné à déter- miner la différence entre le flux gamma détecté par le détecteur en présence du noyau dans l'une et l'autre position. Le noyau est de préférence suffisamment long pour qu'il atténue le flux gamma passant axialement à travers lui d'un facteur 10, et le bloc de blindage est suffisamment long pout qu'il atténue le flux gamma le traversant d'un facteur 10n, n étant avantageusement au moins égal à 3. Le détecteur peut être entouré d'un matériau de blindage, dans toutes les directions sauf suivant l'axe d'incidence, et ce matériau de blindage est avantageusement suffisamment épais pour qu'il atténue le flux gamma qui le traverse d'un facteur au moins égal à 10. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique est une coupe axiale d'un appareil de mesure directionnelle d'un rayonnement gamma. L'appareil 10 de mesure directionnelle d'un rayonnement gamma représenté sur le dessin comporte un boîtier rectangulaire 12 à parois épaisses formées d'aluminium, séparé en deux compartiments 14, 16 par une feuille 18 formant une cloison. Un tube rigide 24 d'un matériau qui possède des propriétés minimales d'absorp- tion du rayonnement gamma, par exemple des fibres liées par une résine synthétique, partant d'une saillie cen- trale creuse 26 placée à une première extrémité du boîtier 12, l'axe du tube 24 étant aligné sur des trous 28 et 30 formés dans la feuille 18 et dans l'autre extrémité du boîtier 12 respectivement, si bien qu'un axe X-X de l'instrument 10 est ainsi délimité. L'extré- mité du tube 24 qui est éloignée du boltier 12 permet le positionnement d'un tube 36 de Geiger-Miller destiné à détecter le rayonnement gamma. Une lampe 40 et un réflecteur 42 sont montés dans le compartiment 14, sur l'axe X-X, afin que le trou 28 de la feuille 18 soit éclairé, la paroi supé- rieure du compartiment 14 ayant des fentes 24 permettant la ventilation. De l'autre côté du trou 28, dans le compartiment 16, une lentille 46 forme un faisceau lumineux le long de l'axe X-X, ce faisceau passant par le trou 30 lorsque la lampe 40 est alimentée par une source d'énergie qui n'est pas représentée. Un bouchon cylindrique 50 de plomb ayant le même diamètre que le trou 30 est supporté dans le compar- timent 16 sur un bras 52 d'un électro-aimant rotatif 54, et il a une longueur de 35 mm, cette épaisseur de plomb étant nécessaire pour que l'intensité des rayons gamma de 1 MeV soit réduite d'un facteur 10. Le bouchon 50 est mobile par commande de l'électro-aimant 54 entre une position centrée sur l'axe (comme représenté) dans laquelle il protège le tube 36 contre le rayonnement gamma provenant suivant l'axe X-X (et cache le faisceau lumineux) et un emplacement désaxé 50a, comme indiqué en traits interrompus. Le rayonnement parvenant sur le tube 36 de Geiger-Mller, dans la direction de l'empla- cement désaxé 50a du bouchon, est arrêté par un bloc désaxé de blindage 60 formé de plomb, ayant une longueur de 105 mm et dont la configuration est telle que toutes les parties du tube 36 de Geiger-Miiller sont protégées par le bloc 60 du rayonnement provenant dans les direc- tions qui passent par l'emplacement 50a du bouchon lors- que celui-ci est désaxé. Lors du fonctionnement de l'instrument 10, le-faisceau lumineux provenant de la lampe 40 est utilisé pour l'indication visible de la direction dans laquelle l'axe X-X est orienté. L'appareil 10 balaie une surface dont la contamination doit être déterminée, et les lectures du nombre d'impulsions du tube 36 sont obtenues alors que le bouchon 50 de plomb se trouve alternati- vement en position axiale et en position désaxée. La différence entre les deux nombres comptés est une mesure du flux du rayonnement gamma parvenant sur le tube 36 de Geiger-M ller dans la direction de l'axe X-X, et dans un petit angle autour de l'axe X-X dans lequel le bouchon 50 protège au moins en partie le tube 36. La valeur de l'angle est déterminée par les diamètres et les longueurs du bouchon 50 et du tube 36 et par la distance séparant le bouchon 50 du tube 36, et elle peut être estimée comme étant l'angle compris entre les droites passant par des points se trouvant à mi-chemin à droite et à gauche le long du tube 36 et par des points se trouvant à gauche et à droite respectivement à mi-chemin le long du bouchon. Le rayonnement parvenant sur l'appareil 10 peut être considéré comme comprenant trois composantes: (i) le rayonnement du "signal", parvenant dans le petit angle autour de l'axe X-X, appelé S, (ii) le rayonnement "fantôme" provenant de la direction de l'emplacement 50a du bouchon désaxé, appelé G, et (iii) le rayonnement du fond continu, provenant des autres directions, appelé B. Les deux valeurs des nombres donnés par le tube 36 de Geiger-M1ller avec le bouchon 50 en position désaxée et sur l'axe respectivement sont donc: désaxé:nombre = S + G/104 + B sur l'axe:nombre = S/10 + G/103 + B différence = 0,9 S - 0,9 x 10 3G A moins que G > 102 x S, on peut ignorer Get on a alors: différence = 0,9 S Il faut noter que, étant donné la nature aléa- toire de l'émission gamma, chacun des termes B, S et G présente une incertitude si bien que les équations qui précèdent ne sont pas des relations exactes. Cepen- dant, plus la période de comptage est grande et plus l'incertitude est faible (en pourcentages). En conse- quence, l'appareil 10 de mesure effectue des mesures répétées de la différence précédente jusqu'à ce que la valeur moyenne de la différence ait une valeur stable. Ainsi, compte tenu des conditions indiquées précédemment, la différence entre les deux nombres mesurés constitue une mesure de l'intensité du rayon- nement dans le petit angle autour de l'axe X-X. L'appareil ou instrument 10 de mesure peut le cas échéant être étalonné par rapport à une source de rayon- e nement gamma d'intensité connue. Les connexions électriques du tube 36 de Geiger- MUller peuvent être effectuées à l'aide de conducteurs (non représentés) disposés le long du tube 24 et rejoi- gnant des bornes (non représentées) disposées dans la saillie 26. Des tubes 36 de Geiger-M ller ayant des sensibilités différentes, disposés dans des tubes 24 de longueurs différentes, peuvent être utilisés à la place du tube 36 et du tube 24 représentés, dans la mesure o les dimensions du bloc 60 de blindage sont telles que celui-ci assure la protection pour toutes les positions différentes des tubes 36 contre le rayonnement provenant dans des directions passant par l'emplacement 50a du bouchon désaxé. Le cas échéant, un blindage de plomb supplé- mentaire (non représenté) peut être placé autour du tube 36 de GeigerMller afin que la composante du rayonnement du fond continu soit réduite lorsqu'elle parvient sur le tube 36. L'appareil 10 peut assurer un balayage hori- zontal d'une structure, plusieurs fois, et l'image obtenue peut montrer comment la contamination radioactive provoquant l'émission d'un rayonnement gamma varie sur une structure. Cette opération peut être combinée à une image visible de la structure obtenue par exemple à l'aide d'une caméra de télévision. Il faut aussi noter que le tube de Geiger-MUller peut être remplacé par tout autre type de détecteur du rayonnement gamma, par exemple un détecteur à l'iodure de sodium ou un détecteur à cristal de tellurure de cadmium. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure d'un flux de rayonnement gamma parvenant dans un petit angle autour d'un axe; comprenant la mesure du flux du rayonnement gamma parve- nant sur un détecteur (36), ledit procédé étant caracté- risé en ce qu'il comporte en outre la mesure du flux du rayonnement gamma parvenant sur le détecteur (36) lorsqu'un dispositif de blindage (50) est écarté du. détecteur par rapport à la direction axiale, afin que, en coopération avec le détecteur, il délimite le petit angle, et le calcul de la différence entre les deux flux mesurés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux mesures sont effectuées par dépla- cement du dispositif de blindage (50) entre une position désaxée (50a) dans laquelle il n'a pas d'effet important sur le flux du rayonnement gamma parvenant sur le détec- teur (36) et la position axiale. 3. Instrument de mesure d'un flux de rayonnement gamma parvenant dans un petit angle autour d'un axe, l'instrument comprenant un détecteur du rayonnement gamma et étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bloc de blindage (60) disposé afin qu'il laisse le détecteur (36) exposé au rayonnement gamma parvenant dans le petit angle autour de l'axe, un bouchonde blin- dage (50) mobile entre une position qui se trouve sur l'axe de l'instrument et dans laquelle le bouchon déli- mite un petit angle en coopération avec le détecteur (36) et une seconde position (50a), dans la même direc- tion à partir du détecteur (36) que le bloc de blindage (60), et un dispositif destiné à déterminer la diffé- rence entre les flux de rayonnement gamma détectés par le détecteur lorsque le bouchon (50) est dans ces deux positions. 4. Instrument selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le bouchon (50) est suffisamment long pour qu'il atténue le flux du rayonnement gamma qui le traverse d'un facteur 10. 5. Instrument selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le bloc de blindage est suffisamment long pour qu'il atténue le flux du rayon- n nement gamma qui le traverse d'un facteur 10n, n étant au moins égal à 3. - 6. Instrument selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (40, 42) destiné à former un faisceau lumineux le long de l'axe de l'instrument. 7. Instrument selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de blindage destiné à protéger le détecteur contre le flux gamma- provenant des directions qui se trouvent en dehors du petit angle autour de l'axe. 8. Instrument selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il est destiné à déterminer la différence entre les deux valeurs du flux du rayonnement gamma d'une manière répétée afin qu'il calcule la valeur moyenne des différences obtenues dans des déterminations successives, et il poursuit les déterminations répétées de la différence jusqu'à ce que la valeur moyenne soit stable. 9. Instrument selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de balayage de la direction de l'axe, destiné à former un affichage visible du flux de rayonnement gamma provenant des différentes directions.