Brevet FR2588085A1 — publié le 19870403

Dispositif de détection de matière fissile La présente invention a pour objet un dispo- sitif de détection de matière fissile. Pour contrôler La présence de matière fissi- Le, notamment dans des déchets nucléaires, on sait qu'il est possible d'utiliser des neutrons thermiques produits à partir d'une source associée à des moyens de thermalisation, ces neutrons thermiques étant aptes à produire, dans la matière à contrôler, des neutrons de fission, si celle-ci contient de la matière fissile. La détection de cette dernière revient alors à la détection de neutrons de fission. La présente invention a pour objet un dispo- sitif qui met en oeuvre ce procédé. L'originalité de l'invention tient dans la simplicité des moyens mis en oeuvre, simplicité qui conduit à une mise en oeuvre aisée du dispositif. De manière précise, le dispositif de l'inven- tion est caractérisé par le fait qu'il comprend deux panneaux parallélépipédiques posés sur un support et formant un dièdre d'ouverture réglable, -ce dièdre ayant une arête centrée sur une source de neutrons, ces pan- neaux étant constitués par des modules pleins réalisés en une matière apte à thermaliser les neutrons et par un module de même matière dans lequel est logé un bloc de détection de neutrons de fission, ce bloc de détec- tion étant situé à l'extrémité opposée à la source de neutrons. De cette manière, on obtient un dispositif Léger et de faible encombrement et qui est donc aisé- ment transportable et adaptable aux produits à contrô- ler. De toute façon, les caractéristiques de l'in- vention apparaîtront mieux à la lumière de la descrip- tion qui va suivre, d'un exemple de réalisation donné à suivre, d'un exempLe de réaLisation donné à titre ex- plicatif et nullement Limitatif. Cette description se réfère à des dessins annexés, sur Lesquels: - La figure 1 montre schématiquement le dis- positif de L'invention, - la figure 2 montre la répartition dans Le temps des événements détectés avec et sans matière fis- sile. Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un générateur de neutrons pulsé 10 de 14 MeV, entouré d'un bloc convertisseur en plomb 12. Ce généra- teur, qui est d'un type connu, est constitué d'une en- veloppe cylindrique allongée à l'intérieur de laquelle se trouve une cible de titane tritié. L'ensemble forme, dans un mode particulier de réalisation, un cylindre de 7 cm de diamètre et de 74 cm de longueur. Ce générateur est relié d'un côté par un câble 14 à une alimentation à très haute tension 16, de l'autre par un câble 17 à un coffret électronique 18. Les câbles peuvent avoir plus d'une dizaine de mètres. L'ensemble peut être commandé à distance. Le convertisseur 12 est un cylindre de plomb d'environ 15 cm de hauteur et de 5 cm d'épaisseur. Il est placé autour du générateur cylindrique au niveau de la cible produisant les neutrons. L'ensemble générateur-convertisseur est disposé sur l'arête du dièdre formé par deux panneaux 21 et 22. Ces panneaux sont constitués chacun, dans la variante illustrée, de quatre modules de polyéthylene. Trois modules sont pleins. Le quatrième est évidé et permet de loger un bloc de détection, respectivement 23 et 24. Ces blocs sont constitués chacun par trois comp- teurs à He (du type 65NH45) entourés de cadmium et de B4C. Ces six compteurs sont reliés par des câbles 25 et 26 à un circuit électronique 28. Les panneaux 21 et 22 reposent sur un support et ils forment un angle quelconque, réglable, par exempte de 120 . L'objet à contrôler est placé entre Les deux panneaux, à proximité des blocs de détection. Plus l'angle formé par les panneaux est faible, meil- leure est La sensibilité. La figure 2 permet de comprendre le principe de la détection d'élément fissile. Les courbes repré- sentent les variations dans Le temps, porté en abscis- ses, du nombre d'événements détectés pendant un certain intervalle de temps (par exemple 10 ps). Ce nombre est porté en ordonnées, en échelle Logarithmique. S'il n'y a pas d'élément fissile dans la matière contrôlée, le nombre d'événements détectés par les blocs 23 et 24 décroît très rapidement après l'instant correspondant à l'émission de la bouffée de neutrons 'par le générateur (instant pris comme origine des temps). L'évolution est représentée par la courbe a. Après un temps tA, les neutrons ralentis par Le polyéthylene se retrouvent avec une énergie inférieure au seuil de détection. Lorsqu'une matière fissile comme 235U est présente dans la matière contrôlée, l'évolution est différente: les neutrons thermiques présents après l'instant tA peuvent produire des neutrons de fission prompts, qui sont détectés par les blocs de détection. D'o une courbe b qui diffère sensiblement de la courbe a. On définit alors un intervalle de comptage compris entre des instants tA et tB. Cet intervalle est de quelques millisecondes (par exemple 2). Le résultat du comptage dans cet intervalle est soit faible (pas de matière fissile), soit fort (présence de matière fissi- le). C'est le rôle du circuit 28 d'effectuer ce compta- ge. Il comprend pour cela un préamplificateur, un am- plificateur et un discriminateur délivrant des impul- sions logiques. Un monostable de durée tA commandé par l'émission de neutrons ouvre une porte de comptage à l'instant tA qui suit l'émission de la bouffée de neu- trons. Un monostabLe de durée tB ferme cette porte. Entre ces deux instants, on comptabiLise Les événements détectés. On peut aussi utiliser un anaLyseur muLtica- naux fonctionnant en muLtiécheLLe. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de matière fissi- le, comprenant une sourcede neutrons (10) entourée d'un bloc convertisseur (12), des moyens pour thermaliser les neutrons émis par cette source en neutrons thermi- ques aptes à interagir avec un objet à contrôler pour lui faire émettre des neutrons de fission dans le cas o il contient de la matière fissile, et un ensemble de détection insensible aux neutrons thermiques mais sen- sible aux neutrons de fission et disposé à proximité de la zone o est situé l'objet à contrôler, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comprend deux pan- neaux parallélépipédiques (21, 22) posés sur un support (30) et formant un dièdre d'ouverture réglable, ce diè- dre ayant une arête centrée sur la source de neutrons (10), ces panneaux étant constitués par des modules pleins réalisés en une matière apte à thermaliser les neutrons et par un module de même matière dans lequel est logé un bloc de détection de neutrons de fission (23, 24), ce bloc de détection étant situé à l'extrémi- té opposée à la sourcede neutrons (10), l'objet à con- trôler étant placé entre les deux panneaux (21, 22). 2. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que les modules des panneaux sont en polyéthylène. 3. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que chaque bloc de détection (23, 24) des neutrons de fission est constitué de compteurs à 3He. à He.