Brevet FR2729765A1 — publié le 19960726

Procédé de mesure de la radioactivité d'aérosols et balise pour la mise en oeuvre du procédé. La protection des populations contre les risques de contamination d'origine nucléaire nécessite de détecter la présence de produits radioactifs dans l'atmosphère, afin de prendre les mesures de protection nécessaires en cas de dépassement du seuil de radioactivité acceptable. La mesure de la radioactivité atmosphérique est effectuée par des balises automatiques, réparties sur le territoire à surveiller, qui sont reliées à un centre de surveillance. Ces balises doivent pouvoir détecter l'apparition d'éléments radioactifs artificiels, indépendamment de la présence des éléments radioactifs naturels, qui sont bien moins dangereux. En effet, comme les éléments radioactifs artificiels ont des durées de vie supérieures à celles des éléments naturels, respectivement des milliers d'années contre quelques minutes, leur inhalation continue au fil du temps a un effet cumulatif, tandis que les éléments naturels se détruisent au fur et à mesure de leur inhalation et qu'un niveau d'équilibre s'établit. En d'autres termes, le danger radioactif est représenté par le cumul des quantités d'éléments radioactifs artificiels inhalés. Le taux horaire d'inhalation des éléments radioactifs artificiels aboutissant au seuil de cumul inacceptable est donc relativement faible devant celui relatif aux éléments naturels, non cumulatifs. Il faut donc pouvoir effectuer une mesure relativement précise du taux de radioactivité artificielle, en un temps de l'ordre de grandeur de l'heure. Pour extraire le signal de mesure de radioactivité artificielle du "bruit", dû à la radioactivité naturelle, dans lequel il est noyé, trois procédés sont connus pour mesurer les activités volumiques a et ss des isotopes artificiels, à longue durée de vie. Dans un premier procédé, de pseudo-coïncidence, on détecte, pendant une période de mesure, les décroissances a immédiatement suivies de décroissance ss, en utilisant un détecteur à scintillations. On peut, au mieux, obtenir trois grandeurs, alors qu'il en faudrait cinq. Un deuxième procédé, par spectrométrie a, fournit un spectre énergétique des radiations, permettant de distinguer les rayons a des rayons ss et de mesurer l'énergie des rayons a. Comme les pics d'énergie des rayons a naturels ont une énergie déterminée, on en déduit, par différence avec le spectre total, le spectre des rayons a artificiels. On obtient ainsi quatre des valeurs recherchées. Un troisième procédé consiste à effectuer une mesure différée. Dans un premier temps, on pompe l'air ambiant pour lui faire traverser une zone de dépôt d'un filtre retenant les aérosols. Dans un second temps, le pompage arrêté, on mesure, par un détecteur disposé en regard de la zone de dépôt, la radioactivité du dépôt et sa décroissance sur plusieurs heures. Les éléments radioactifs naturels cessent assez rapidement toute activité, si bien que la mesure précise de l'activité artificielle est possible. On peut ainsi obtenir les cinq grandeurs recherchées. Après mesure, le filtre est avancé d'un pas pour présenter une nouvelle zone de dépôt d'aérosols. Ce dernier procédé présente cependant l'inconvénient d'avoir un temps de réponse de un à deux jours, ce qui est trop élevé. On pourrait songer à accélérer la cadence de mesure, mais la consommation du support de filtration deviendrait excessive et l'autonomie de la balise trop limitée. La présente invention porte sur une balise dans laquelle est mis en oeuvre ce dernier procédé, mais qui présente un temps de réponse amélioré. A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un procédé de mesure de la radioactivité d'aérosols à l'aide d'un support de filtration et d'un détecteur de mesure, dans lequel on entraîne le support et le détecteur en déplacement relatif d'une position de filtration du support à une position de mesure, caractérisé par le fait que, au cours d'un cycle de mesures, on entraîne alternativement une zone du support et le détecteur de l'une à l'autre desdites positions pour effectuer une série de mesures sur ladite zone de filtration, avant de procéder, pour un nouveau cycle de mesures, sur une autre zone du support, à un nouvel entraînement alternatif de cette autre zone du support et du détecteur. On peut ainsi effectuer, dans un macro-cycle de un à quelques jours, une pluralité de dépôts et de mesures subséquentes sur une même zone, jusqu'au colmatage de la zone, avec des cycles élémentaires de l'ordre de grandeur de l'heure, et ainsi éviter une consommation excessive des moyens de filtrage. De plus, s'agissant d'une détection continue, une éventuelle contamination passagère est forcément détectée. En outre, il y a cumul, au cours du macro-cycle, de la radioactivité artificielle, ce qui accroît le niveau des signaux correspondants et augmente donc la précision de la mesure. L'invention concerne aussi une balise de mesure de la radioactivité d'aérosols, comportant un support de filtration, un détecteur de mesure et des moyens d'entraînement du support et du détecteur en translation relative pas à pas, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour entraîner le support et le détecteur en translation relative alternative. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée, et d'une variante, de la balise pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une représentation latérale en coupe très schématique de la forme de réalisation préférée de la balise de l'invention dans un premier état, - la figure 2 représente, en coupe latérale, le balise de la figure 1, dans un second état, - la figure 3 représente schématiquement, en vue de dessus, la variante de réalisation et - la figure 4 représente le spectre énergétique des rayonnements détectés. La balise de la figure 1 comporte une bande-filtre 1 se déroulant, dans le sens de la flèche 8, d'un rouleau débiteur 2 pour s'enrouler sur un rouleau récepteur 3 sous l'action d'un moteur pas à pas 4 commandé par un séquenceur non représenté. Une zone de filtration 11 du filtre 1 est disposée dans une position de filtration en regard de l'orifice d'entrée d'une pompe aspirante 5, aspirant l'air atmosphérique à travers la zone 11. Un détecteur de mesure de radiations 7 est disposé en regard d'une zone de filtration 10 du filtre 1, en aval de l'orifice d'entrée de la pompe aspirante 5 et donc de la zone 11, tandis qu'un autre détecteur de mesure de radiations 6 est disposé en regard d'une zone 12 de filtration du filtre 1, en amont de l'orifice d'entrée de la pompe aspirante 5, et donc de la zone 11. Les détecteurs 6 et 7 sont, dans cet exemple, du côté de la bande-filtre 1 opposé à celui de la pompe 5. Les zones 10, 11 et 12 font partie d'une pluralité de zones de filtration disposées à intervalles réguliers, selon un pas p, dans la direction de la flèche 8. Les mêmes éléments apparaissent sur la figure 2, la bande-filtre 1 étant, par rapport à la figure 1, décalée d'un pas vers l'aval. Le moteur 4 permet, par action sur les rouleaux 2 et 3, un déroulement ou un enroulement du filtre 1 sur l'un ou l'autre de ceux-ci, d'une longueur multiple entier du pas p. La zone 12 est ici en position de filtration, en regard de l'orifice d'entrée de la pompe aspirante 5, la zone 11 est en regard du détecteur 7 et une zone amont 13 est en regard du détecteur 6. Le fonctionnement de la balise va maintenant être expliqué. Le procédé mis en oeuvre consiste à entraîner le support 1 et le détecteur 7 en déplacement relatif de la position de filtration du support de filtration 1, associée à la pompe aspirante 5, à la position de mesure, associée au détecteur 7, et, au cours d'un cycle de mesures, on entraîne alternativement une zone (11) du support et le détecteur 7 de l'une à l'autre desdites positions pour effectuer une série de mesures sur ladite zone de filtration (11), avant de procéder, pour un nouveau cycle de mesures, sur une autre zone du support (13), à un nouvel entraînement alternatif de cette autre zone (13) du support et du détecteur 7. Dans cet exemple, au cours d'un même cycle de mesures, on entraîne en fait alternativement les deux zones 11, 12 du support 1 et les deux détecteurs 6, 7 en déplacement relatif, en translation, et c'est le support 1 qui est déplacé par rapport au corps de la balise. Ainsi, dans une première étape d'un cycle élémentaire, la zone 11 reçoit un dépôt d'aérosols dans la position de la figure 1 avant d'être entraînée (figure 2) dans la position de mesure, en regard du détecteur 7. Dans une seconde étape du cycle élémentaire, le spectre de radioactivité de la zone 11 et son évolution est mesuré par le détecteur 7 pendant une durée déterminée, ici une heure, puis le filtre 1 est enroulé sur la bobine debitrice 2 pour ramener la zone 11 en position de filtration (figure 1) afin de répéter le cycle élémentaire ci-dessus un nombre déterminé de fois, constituant un macrocycle, jusqu'à quasi colmatage de la zone de filtration. Dans cet exemple, on entraîne simultanément deux zones, 11 et 12, en opposition de phase dans le cycle élémentaire, c'est-à-dire que la zone 12 est en position de filtration lorsque la zone 11 est en position de mesure, et inversement puisqu'il y a deux détecteurs 6, 7 dont les positions respectives de mesure sont situées de part et d'autre de la position de filtration commune. Le macrocycle, qui concerne donc un motif de filtre 1 de longueur 2p, s'achève par une avance globale de 2p du filtre 1, la zone 13 prenant la place de la zone 11 après un entraînement des detecteurs 6, 7 et du support 1 en translation relative, ici par un déplacement absolu du support de filtration 1. En pratique, il s'agit d'une avance de 1 pas pour passer de la position de la figure 2, déjà décalée de 1 pas vers l'aval, à la position relative de la paire de zones concernées de la figure 1 correspondant alors au nouveau macrocycle, la zone 13 venant occuper la position de filtration associée à la pompe aspirante 5. Dans cet exemple, les deux zones 11, 12 associées sont espacées l'une de l'autre dans la direction 8 de l'entraînement général entre deux cycles de mesure. On comprendra que les deux zones 11, 12 pourraient être espacées dans toute autre direction transverse à celle de l'entraînement genéral, et, par exemple, que les deux zones de filtration de chaque paire (11, 12) appartiennent respectivement à deux rangées adjacentes parallèles à la direction 8. Un moyen d'entraînement transverse devrait alors être prévu. La variante de réalisation de la figure 3, représentée partiellement, diffère de la réalisation des figures 1 et 2 par le fait que la bande-filtre 21 est entraînée dans la direction de la flèche 28 uniquement vers l'aval et que ce sont l'orifice d'entrée de la pompe aspirante 25 et le détecteur 26, unique, qui sont entraînés ensemble alternativement, c'est-à-dire que l'on entraîne dans un déplacement relatif le support de filtration 21 et le seul détecteur 26. Dans la position représentée, (première étape du cycle élémentaire), l'orifice d'entrée de la pompe aspirante 25 est en regard d'une zone 31 du filtre 21 et le détecteur 26 en regard d'une zone 32. En fin de la première étape, une tête rotative 40, solidaire d'un tube souple d'entrée de la pompe aspirante 25 et portant le détecteur 26, effectue une rotation d'un demi-tour dans le plan de la figure 3 pour permuter les positions relatives de l'orifice 25 et du détecteur 26. On entame ensuite la seconde étape du cycle élémentaire, qui, dans ce cas d'entrelacement temporel, est identique à la première étape puisqu'elle comporte à la fois une filtration sur une zone (32) et une mesure sur l'autre zone (31). Sur la figure 3, l'orifice 25 et le détecteur 26 sont, à la différence des figures 1 et 2, disposés d'un même côté de la bande-filtre 21. I1 aurait pu être prévu une autre tête rotative, solidaire de la tête 40 et disposée symetriquement à celle-ci par rapport à la bande-filtre 21, pour porter le détecteur 26. Le déplacement relatif alternatif entre le filtre 21, d'une part, et la pompe aspirante 25 et le détecteur 26, d'autre part, ici circulaire, aurait aussi pu être effectué par un entraînement en rotation du filtre 21 devant une pompe aspirante et un détecteur fixes. D'une façon générale, la balise peut comporter plus de deux zones entraînées alternativement et plus de deux détecteurs. La figure 4 est un histogramme pour lequel les énergies, en MeV, sont portées en abscisse et le nombre N d'impulsions en ordonnées. On y distingue un pic 41 d'énergie de rayons ss et r et trois pics 42-44 de rayons a naturels. Le rayonnement a artificiel presente un pic supplémentaire 45. La balise de 1 invention permet d'établir une comparaison des décroissances des pics de la radioactivité naturelle mesurées après chaque filtration. Les décroissances sont mesurées successivement sur une même zone sur laquelle le rayonnement artificiel s'accroît après chaque cycle élémentaire, ce qui fournit des informations supplémentaires pour filtrer le signal correspondant du "bruit" dû au rayonnement naturel. On comprendra que le mot balise peut ici désigner un appareil autonome tout autant qu'un sous-ensemble d'un appareil plus important utilisant les mesures effectuées. REVENDICATIONS 1. procédé de mesure de la radioactivité d'aérosols à l'aide d'un support de filtration (1; 21) et d'un détecteur de mesure (6; 7; 26), dans lequel on entraîne le support (1; 21) et le détecteur (6; 7; 26) en déplacement relatif d'une position de filtration du support à une position de mesure, caractérisé par le fait que, au cours d'un cycle de mesures, on entraîne alternativement une zone (11; 31) du support et le détecteur (6; 7; 26) de l'une à l'autre desdites positions pour effectuer une série de mesures sur ladite zone de filtration (11; 31), avant de proceder, pour un nouveau cycle de mesures, sur une autre zone du support (13), à un nouvel entraînement alternatif de cette autre zone (13) du support et du détecteur (6; 7; 26). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel c'est le support de filtration (1; 21) qu'on entraîne. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel, au cours d'un même cycle de mesures, on entraîne alternativement au moins deux zones (11, 12; 31, 32) du support de filtration. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on entraîne dans un déplacement relatif le support de filtration (1) et au moins deux détecteurs (6, 7). 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on entraîne le support de filtration (1) et les deux détecteurs (6, 7) en translation relative. 6. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on entraîne dans un déplacement relatif le support de filtration (1; 21) et un seul détecteur (6; 7; 26). 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on entraîne le support de filtration (21) et le détecteur (26) dans un déplacement relatif circulaire. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel, entre deux cycles de mesures, on entraîne le détecteur (6; 7; 26) et le support (1; 21) en translation relative. 9. Balise de mesure de la radioactivité d'aérosols, comportant un support de filtration (1; 21), un détecteur de mesure (6; 7; 26) et des moyens (4) d'entraînement du support (1; 21) et du détecteur (6; 7; 26) en translation relative pas à pas, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens (4; 40) pour entraîner le support (1; 21) et le détecteur (6; 7; 26) en translation relative alternative. 10. Balise selon la revendication 9, dans laquelle les moyens d'entraînement (40) sont agencés pour entraîner le support (21) et le détecteur (26) dans un mouvement relatif circulaire et alternatif.