Brevet FR2645651A1 — publié le 19901012

L'invention concerne une installation mobile de détermination quantitative in situ par spectométrie gamma des radioéléments contenus dans un milieu liquide. Le domaine d'application de l'invention est celui de la mesure in situ de la pollution par des radioélements d'un milieu liquide tel que la mer. une étendue d'eau douce, notamment une nappe Phréatique ou un réservoir. n connalt des dispositifs de mesure radiologique par spectrométrie gamma comportant des détecteurs à semiconducteur. notamment au germanium. Si les détecteurs à semi-conducteur assurent une identification exacte des éléments radioactifs présents dans un échantillon. il reste à déterminer le plus précisément possible la quantité de chaque radioélément identifié. Il est, Par conséquent. nécessaire de constituer un échantillon représentatif du milieu a analyser et d'étalonner l'appareil de mesure. Compte tenu de la -limite de détection qui v-arie suivant le radloélément détecté (par exemple inférieure à 200 mB/l pour 137 cs. et inférieure à 7 mBe pour 106 Ru, Rh). on ne peut déceler de faibles concentrations d'activité que par Prélèvement d'échantillons et mesure en laboratoire éventuellement après concentration chimique des radioéléments. Une telle méthode est donc limitée à des contrôles d'échantillons espacés dans le temps et elle n'est pas rapide. Le brevet français 2 248 518 décrit un procédé de contrôle continu de très faibles concentrations d'activité dans des liquides en écoulement, et en particulier dans l'eau. selon lequel on préleve et retient des substances radioactives dans le courant de liquide en amont du détecteur de rayonnement ou à l'aide de moyens de filtrage et d'absorption et on détermine l'accroissement par unité de temps du rayonnement provenant de cette zone. Selon un mode de réalisation. le détecteur de forme cylindrique fait saillie dans le courant de liquide dans lequel on interpose des filtres et une résine échangeuse d'ions. Si ce procédé présente l'avantage de réduire considérablement la contamination de la surface du détecteur resPonsable de l'altération de l'exactitude et de la diminution de la sensibilité du détecteur. il ne présente cependant pas la simplicité requise pour une installation transportable. ni la rapidité d'exécution de l'analyse, en raison des opérations de filtrage et d'absorption qu'il implique. L'invention a pour but de proposer une installation pour l'analyse en continu de faibles teneurs de radioéléments contenus dans un milieu liquide qui permet d'obtenir rapidement des résultats précis et d'effectuer l'analyse in situ, ce qui implique que cette installation soit transportable. L'exploitation rigoureuse d'un spectre obtenu par spectrométrie gamma nécessite une interprétation qui, si elle n'est pas réalisée avec des moyens de calcul puissants demande un délai de l'ordre de la journée par un spécialiste expérimenté et entrante. De plus, cette façon d'opérer ne permet pas d'exercer une surveillance en continu du milieu liquide à analyser. L'embarquement des moyens de calcul nécessaires nécessite de disposer de volumes importants et de moyens dé protection coC- teux car il s'agit de matériel fragile. Par ailleurs, il est nécessaire d'adapter la géométrie du dispositif de mesure de façon à avoir une sensibilité maximale et un encombrement réduit. Pour ce faire, l'invention a pour objet une installation de détermination quantitative in situ par spectrométrie gamma des radioéléments contenus dans un milieu liquide en écoulement, du type comportant un réservoir renfermant ltéchantillon liquide à analyser, un dispositif de détection à semi-conducteur, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un caisson étanche et transportable, en combinaison avec le réservoir et le dispositif de détection, un appareillage permettant le codage du spectre obtenu et la transmission de celui-ci par modulateur-démodulateur vers un centre d'analyse extérieur au caisson assurant la retransmission des résultats d'analyse vers l'installation à l'aide du modulateur-démodulateur. La mesure est effectuée à l'aide d'un dispositif de détection. Les matériels utilisés sont les dispositifs de detec- tion disponibles sur le marché, les moyens existants de codage et de transmission à distance de signaux. La mesure de la quantité de chaque radioélément présent dans le milieu implique de concilier deux exigences oppo suées, à savoir l'existence de radioéléments en quantité suffisante et l'absence d'absorption du rayonnement émis avant sa détection. Etant donné que l'on écarte, pour les raisons précédemment évoquées, la solution consistant à concentrer chimiquement l'échantillon, il faut, par conséquent, disposer'un volume d'échantillon suffisamment important pour renfermer des radioéléments en quantité mesurable et suffisamment petit pour éviter l'absorption. En outre, la précision de la mesure nécessite dassu- rer une bonne adaptation entre le détecteur et le réservoir contenant l'échantillon à analyser. La capacité qui a été choisie comme étant optimale pour le réservoir est d'environ 120 litres. Le liquide à analyser circule dans le réservoir disposé autour du détecteur. La circulation est assurée par un dispositif de pompage. La géométrie du réservoir et sa situation par rapport au dispositif de détection ont été choisies de manière à faciliter l'étalonnage de celui-ci et conférer une précision maximale à la mesure, tant du point de vue qualitatif que quantitatif. Le réservoir entourant le dispositif de détection, il nty a donc pas lieu de réaliser un étalonnage en milieu infini ce qui représente une opération coûteuse et délicate comme dans le cas où le dispositif de détection est immergé dans le liquide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront dans la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence aux figures 1,2 et 3 qui représentent respectivement une coupe schématique longitudinale et transversale d'un réservoir d'analyse intégrant le dispositif de détection et un schéma de l'installation. Le liquide à analyser 1 pénètre par un orifice 2 dans la partie inférieure d'un réservoir 3 et est véhiculé par un dispositif de pompage jusqu'à un orifice d'évacuation situé dans la partie supérieure du réservoir. Ce liquide est analysé grâce au dispositif de détection 5. Le dispositif de détection 5 comprend un scintillateur de forme cylindrique percé suivant son axe d'un tunnel dans lequel est placé le détecteur muni d'un cryostat permettant d'assurer les conditions de vide et de température nécessaires au fnnotinnnement. Un analyseur multicanaux traite les signaux obtenus. Un microordinateur 6 assure le codage du spectre. Ce microordinateur est couplé à un système de trans- mission par modulateur-démodulateur, tel qu'un radiotéléphone 7. L'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de ces appareils est fournie, soit par un onduleur, soit par un groupe électrogène 8. Le matériel décrit ci-dessus est logé à l'intérieur d'un caisson de manière à être aisément exploité par un technicien qui dispose également d'une table de travail et de volumes de stockage pour les accessoires et la documentation nécessaires. Les branchements électriques et téléphoniques se font au travers de presse-étoupes 9. Les raccordements du circuit de liquide se font à l'extérieur du caisson. Le groupe électrogène est intégré au caisson et accessible seulement par une trappe extérieure. Le caisson est un caisson étanche, isotherme, monté sur patins 10 goupillé sur sa remorque de transport de façon à en entre facilement désolidarisé et muni de ses sangles de levage et de fixation. Selon un mode de réalisation préférentiel, le caisson est un cube d'environ 1,80 m d'aréte. L'ensemble pèse à peine une tonne tout équipé. I1 est conçu pour être embarqué sur les bâtiments de surface militaires ou sur les navires civils. I1 peut aussi entre tracté derrière un véhicule léger et entre transporté par avion. Le spectre obtenu est codé, puis transmis par liaison modulateur-démodulateur connecté soit sur une paire téléphonique, soit sur un radiotéléphone situé dans l'installation avec son antenne. Ce spectre est acheminé vers un laboratoire et inter prété grâce à un ordinateur par comparaison avec les spectres stockés dans une bibliothèque de données. Les résultats sont ensuite retransmis vers l'installation d'origine. L'ensemble de l'opération dure 30 minutes avec la qualité d'un travail de laboratoire, alors que précédemment la lecture du spectre était faite soit manuellement, ce qui impliquait au moins une demi-journée de travail par un technicien qualifié, soit par ordinateur en laboratoire après un enregistrement sur place et un transport durant globalement 24 heures. REVENDICArIONS 1 - Installation de détermination quantitative in situ oar spectrométrie gamma des radioéléments contenus dans un milieu liquide en écoulement, du type comportant un réservoir (3) renfermant l'échantillon liquide analyser, un dispositif de dé- tection( å semi-conducteur, caractérisée en ce qu'elle comprend, cans un caisson étanche et transportable, en combinaison avc le réservoir et le dispositif de détection, un appareillage permettant le codage du spectre obtenu et la transmission de celui-ci par modulateur-démodulateur vers un centre d'analyse extérieur au caisson assurant la retransmission des résultats d'analyse vers l'installation. à l'aide du modulateur-démodulateur. 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réservoir est muni de moyens assurant la circulation de l'échantillon liquide à analyser et en ce que sa capacité est d'environ 120 litres.