Brevet FR2610111A1 — publié le 19880729

Système automatique d'échantillonnage sur la base des poids La présente invention concerne un système automatique d'échantillonnage sur la base despoids, dans lequel l'é- chantillonnage d'échantillons d'essai radioactifs et le traitement des échantillons, tel que leur dilution dans une installation de manutention de substances radioactives, telle qu'une usine de retraitement, sont effectués sur la base des poids et à l'aide de télémanipulateurs automati- ques. En général, le traitement d'échantillons d'essai radio- actifs dans des installations de manutention de substances radioactives, telles que des usines de retraitement, est extrêmement important. En ce qui concerne le contrôle d'échantillons de plutonium dans un traitement d'échantil- lons, l'analyse et la mesure peuvent être effectuées de façon très précise du fait d'un perfectionnement des techniques analytiques. L'échantillonnage de ces échantillons et une opération préalable d'ajustement de ces échantillons, telle qu'une dilution,sont exercés par manipulation manuelle et surune base volumétrique. Toutefois, le fait que l'échantillonnage du plutonium et une opération préalable d'ajustement des échantillons, telle qu'une dilution, sont effectués par manipulation manuelle et surune basevolumétrique, est la source principale d'erreurs dans une analyse d'échantillons. En conséquence, on a en- visagé d'effectuer l'échantillonnage surune base pondérale, ce qui est un procédé plus précis, plutôt que sur une base volumétrique. Toutefois, dans l'état actuel de la technique, un tel échantillonnage ne peut être réalisé que par mani- pulation manuelle, dans laquelle le travailleur effectuant l'analyse doit effectuer une série d'activités d'échantil- lonnage à l'intérieur d'une boîte à gants et est également forcé de disposer et d'entrer les données concernées. En conséquence, le rendement de l'opération est faible et il est difficile que le travail soit effectué par un seul individu. C'est en conséquence un but de la présente invention de procurer un système automatique d'échantillonnage sur la base des poids, grâce auquel l'échantillonnage d'échantillons de plutonium dans une installation de manutention de sub- stances radioactives, telle qu'une usine de retraitement, est effectué sur la base des poids pour augmenter la pré- cision de l'échantillonnage et au moyen de télémanipula- teurs automatiques, grâce à quoi le rendement de l'opéra- tion peut être amélioré et la main-d'oeuvre éliminée. Selon la présente invention, le but précédent est atteint grâce à un système automatique d'échantillonnage sur la base des poids comprenant une boîte à gants, une unité de traitement centrale située à l'extérieur de la boite à gants, un bras manipulateur disposé dans la boite à gants et commandé à distance par l'unité de traitement cen- trale, un dispositif d'échantillonnage disposé dans la boîte à gants, un dispositif de dilution disposé dans la boîte à gants, et une balance électronique disposée dans la boîte à gants pour mesurer les poids des échantillons d'essais et des récipients, système dans lequel l'échantil- lonnage et la pesée des échantillons d'essai sont effectués par le bras manipulateur en réponse à des ordres reçus de l'unité de traitement centrale, les données résultant des mesures étant transférées de la balance électronique à l'unité de traitement centrale, dans laquelle ces données sont traitées. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seule- ment, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: - la figure 1 est un schéma de principe illustrant une réalisation d'un système automatique d'échantillonnage sur la base despoids selon la présente invention; - la figure 2 est une vue extérieure montrant le système de la figure 1; et - la figure 3 est un ordinogramme pour décrire le fonction- nement et la procédure de manipulation du système automa- tique d'échantillonnage sur la base des poids selon l'in- vention. La figure 1 est un schéma de principe illustrant une réalisation d'un système automatique d'échantillonnage sur la base des poids selon la présente invention et la figure 2 est une vue extérieure montrant le système de la figure 1. Le système de la figure 1 comporte une unité de traitement centrale (uc) 1, un entraînement de dis- quettes 2, une imprimante 3, une interface entree/sortie 4 (pour un moteur pas-à-pas), une interface entree/sortie , une unité de tableau de commande manuelle et de relais 6, une source de courant 7, un transducteur 8 pour une balance électronique, un distributeur 9, un bras manipu- lateur 10, une balance électronique 11, un dispositif d'échantillonnage 12, un carrousel (pour des fioles) 13, un carrousel (pour des récipients tels que des coupelles en polystyrène) 14, un bec de dilution 15, un poste de mise en place des échantillons 16, une hotte 17 pour la balance électronique 11, un agitateur 18, des capteurs 19 pour détecter s'il y a des récipients, un poste de mise en place des becs 20, un socle 21 et une boite à gants 22. Le bras manipulateur 10, la balance électronique 11, le dispositif d'échantillonnage 12, les carrousels 13 et 14, le bec de dilution 15, le poste de mise en place des échan- tillons 16 et la hotte de balance 17 sont tous portés sur le socle 21 et disposes à l'intérieur de la boite à gants 22. La balance électronique 11, dont seul le mécanisme de pesée est situé à l'intérieur de la boîte à gants 22, a son transducteur 8 disposé à l'extérieur de la boîte à gants 22 pour faciliter l'entretien. Tous les dispositifs installés à l'intérieur de la boite à gants 22 se pré- sentent sous la forme de modules de façon que leurs compo- sants puissent être remplacés facilement. L'uc 1, qui agit par l'intermédiaire des interfaces 4,5, sert à commander le bras manipulateur 10 et à traiterles données acquises par les mesures de poids. En réponse aux ordres reçus de l'Uc 1, les interfaces entrée/sortie 4,5 transmettent des signaux à l'unité de tableau de commande manuelle et de relais 6 pour actionner successivement les divers composants. Des signaux confirmant l'actionnement de ces composants sont transmis à l'interface entrée/ sortie 5, qui les envoie ensuite à l'UC 1. Ces signaux pro- voque également l'affichage du processus sur un TRC (tube à rayonscathodiques).Les opérations associées à ces pro- cessus sont toutes commandées sur une base en temps réel. Lorsque c'est nécessaire, une manipulation manuelle est également possible en utilisant le tableau de commande manuelle 6. Les résultats des mesures sont imprimés par l'imprimante 3, lorsque c'est nécessaire. On va maintenant décrire le fonctionnement et la procédure de manipulation du système représenté sur les figures 1 et 2 en se reportant à l'ordinogramme de la figure 3. a) Préparations (entrée des données et mise en place des fioles, des récipients, etc). Une disquette est placée dans l'unité d'entraînement de disquettes 2 et l'unité centrale 1 est mise en marche pour exécuter le chargement du programme et préparer les manipu- lations. Les données aux fins de mesure, nécessaires pour démarrer l'échantillonnage en poids, sont entrées dans l'unité cen- trale au pas (1) de l'ordinogramme. Ces données compor- tent une quantité d'échantillonnage primaire, une quantité de dilution, une quantité d'échantillonnage secondaire, un numéro de récipient, un numéro de fiole, etc. Les fioles sont mises en place sur le carrousel 13 et les récipients (coupelles en polystyrène) sont mis en place sur le car- rousel 14. Ensuite, une solution de l'échantillon est mise en place au poste de mise en place des échantillons 16. A la fin de ces opérations, l'échantillonnage en poids démarre au pas (2). b) Echantillonnage primaire Le bras manipulateur 10 saisit un porte-bec du dispositif d'échantillonnage 12, fixe automatiquement un bec,qui se trouve au poste de mise en place des becs 20, dans le porte- bec et retourne ensuite à la position du dispositif d'é- chantillonnage 12. Ensuite, la présence des fioles et récipients est vérifiée par les capteurs 19 incorporés dans les carrousels 13,14. Après que les récipients et fioles ont été mis en place dans leurslogements,le bras manipulateur 10 saisit un réci- pient sur le carrousel 14 et le place sur-la balance élec- tronique 11 (pas (3) et (4). La hotte 17 de la balance élec- tronique est alors fermée et le poids du récipient est mesuré au pas (5). Pour déterminer le poids d'un récipient dans ce cas, dix données de poids, par exemple, sont recueil- lies par la balance électronique 11, les valeurs maximale et minimale sont exclues et on fait la moyenne des huit données de poids restantes. La valeur moyenne est adoptée comme étant le poids A du récipient. Après l'opération de pesée, la hotte 17 est ouverte. Le bras manipulateur 10 saisit alors le porte-bec du dispositif d'échantillonnage 12 préalablement mis en place, effectue un échantillonnage primaire, d'une valeur introduite préa- lablement dans l'unité centrale 1, d'un échantillon qui a été mis en place au poste de mise en place des échantil- lons 16 et ajoute cet échantillon au récipient sur la balance électronique 11, au pas (6). Le bras manipulateur ramène ensuite le porte-bec au dispositif d'échantillon- nage 12. La hotte 17 est fermée et le poids total du réci- pient et de la solution échantillonnée est mesuré par la balance électronique 11, au pas (7). Les données de mesure obtenues sont transférées de la balance électronique 11 à l'unité centrale 1. Si le poids indiqué par ces données est représenté par B, le poids de l'échantillon primaire est obtenu comme suit: poids d'échantillon primaire (g) = poids B - poids A. c) Dilution Le bras manipulateur 10 saisit le bec de dilution 15 pour déposer une quantité de diluant, entrée préalablement dans l'unité centrale 1, dans le récipient sur la balance élec-. tronique 11, en provenance d'un distributeur 9, diluant ainsi l'échantillon dans le récipient au pas (8). Le bec de dilution 15 est ensuite ramené à sa position initiale, la hotte 17 est fermée et le poids total du récipient, de la solution d'échantillon et du diluant est mesuré par la balance électronique 11 au pas (9). Les données de mesure obtenues sont transférées de la balance électronique 11 à l'unité centrale 1. En représentant par C le poids indiqué par ces données, le poids de la solution diluée est obtenue comme suit: poids de solution diluée (g) = poids C - poids A. Le bras manipulateur 10 ramène le récipient qui se trouve sur la balance électronique 11 à sa position initiale sur le carrousel 14. Ce dernier est ensuite indexé en rotation pour arrêter ce récipient à la position de l'agitateur 18, grâce à quoi la solution dans le récipient est agitée au pas (10). Ces opérations sont effectuées pour le nombre de récipients entrés par avance dans l'unité centrale 1. L'échantillonnage primaire est terminé à la fin de ces opérations (pas 11) . d) Echantillonnage secondaire Le bras manipulateur 10 rejette automatiquement le bec utilisé dans l'échantillonnage primaire et fixe ensuite un bec pour échantillonnage secondaire dans le porte-bec. Ensuite, le bras manipulateur 10 déplace une fiole du car- rousel 13 et la place sur la balance électronique 11 (pas (12) et (13)). La hotte 17 dela balance est fermée et le poids de la fiole est mesuré au stade (14). Les données résultantes sont transférées de la balance électronique 11 à l'unité centrale 1. Le poids de la fiole est déterminé comme au pas (5), c'est-à-dire que la balance électronique 11 recueille dix jeux de données de poids, on exclut les valeurs maximale et minimale et on fait la moyenne des huit jeux de données de poids restants. On adopte la valeur moyenne comme poids D de la fiole. Ensuite, le bras manipulateur saisit le porte-bec, échantil- lonne une solution diluée, d'une valeur entrée par avance dans l'unité centrale 1, du récipient désigné et ajoute la solution diluée échantillonnée dans la fiole placée sur la balance électronique 1i (pas 15). La hotte 17 de la balance électronique est fermée et celle- ci mesure le poids total de la fiole (la tare de la fiole) et de la solution échantillonnée. Les données de poids ainsi obtenues sont transférées de la balance électronique à l'unité centrale 1.En représentant par E le poids indiqué par ces données, le poids de l'échantillon secondaire est obtenu comme suit: poids d'échantillon secondaire (g) = poids E - poids D. Ces opérations sont effectuées pour le nombre de fioles introduites par avance dans l'unité centrale 1 (pas 16). L'échantillonnage secondaire est terminé à la fin de ces opérations. A la conclusion de toutes ces opérations, l'unité centrale 1 traite toutes les données et stocke les données traitées sur la disquette. Si nécessaire, les données peuvent être imprimées sur l'imprimante 3 en appuyant sur une touche appropriée. Bien que l'invention décrite ci-dessus concerne un procédé dans lequel les composants du système sont disposés dans une boîte à gants, l'invention n'est pas limitée à cette réalisation, mais peut être utilisée largement dans des manipulations à distance pour un traitement de substances radioactives ou l'analogue. Selon la présente invention, telle que décrite ci-dessus, l'échantillonnage est effectué sur la base des poids. Il en résulte que les erreurs provoquées par l'échantillonnage peuvent être réduites à environ 1/10 par comparaison avec l'échantillonnage effectué sur une base volumétrique. En outre, du fait que l'échantillonnage est effectué par un télémanipulateur automatique en réponse à des ordres reçus d'une unité centrale disposée à l'extérieur de la botte à gants, la capacité de traitement peut être augmentée de 2 à 4 échantillons par jour, de sorte que la main-d'oeuvre peut être ramenée de 1 heure-homme/1 échantillon à 0,5 homme- heure/(là 4 échantillons). En outre, la balance électronique qui est le coeur du système est installée avec son mécanis- me de pesée et ses composants électroniques disposés sépa- rément, ce qui facilite l'entretien de la balance elle- même. Du fait que même les composants disposés à l'inté- rieur de la boîte à gants se présentent sous la forme de modules de façon à permettre de remplaceraisément toutes les pièces, l'entretien est grandement facilité. Comme de nombreuses réalisations apparemment différentes de la présente invention peuvent être réalisées sans s'é- carter de l'esprit ni de la portée de celle-ci, il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux réalisations spécifiques exposées cidessus, sauf en ce qui est défini dans les revendications jointes. Revendications 1. - Système automatique d'échantillonnage sur une base pondérale, caractérisé en ce qu'il comprend: - une boite à gants (22), - une unité centrale de traitement (1) disposée à l'exté- rieur de cette boîte à gants, - un bras manipulateur (10) disposé dans cette boîte à gants et commandé à distance par l'unité centrale (1), - un dispositif d'échantillonnage (12) disposé dans la boîte à gants, - un dispositif de dilution (15) disposé dans la boite à gants, et - une balance électronique (11) disposée dans la boite à gants pour mesurer les poids des échantillons d'essais et des récipients, l'échantillonnage et la pesée des échantillons d'essai étant effectués par le bras manipulateur (10) en réponse à des ordres reçus de l'unité centrale (1), et les données résultant des mesures étant transférées de la balance élec- tronique à l'unité centrale, dans laquelle ces données sont traitées. 2. - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échantillonnage d'un échantillon d'essai par le-bras manipulateur comporte un échantillonnage primaire, une dilution et un échantillonnage secondaire. 3. - Système selon la revendication 1, dans lequel la balance électronique a un mécanisme de pesée disposé à l'intérieur de la boite à gants et une section électronique disposée à l'extérieur de cette boite à gants. 4. - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des systèmes disposés à l'intérieur de la boite à gants est constitué par des composants sous la forme d'unités modulaires.