Brevet FR2725793A1 — publié le 19960419

SONDE DE CONTROLE DE CONTAMINATION AVEC TETE DE DETECTION COUDEE DESCRIPTION Domaine technique L'invention a pour objet une sonde de contrôle de contamination ayant une tête de détection coudée. Elle trouve une application dans toutes les installations nucléaires comportant notamment des surfaces de formes complexes dont le taux de contamination doit être contrôlé. Etat de la technique Dans les installations nucléaires, il est généralement nécessaire de vérifier le taux de contamination en particules a, ss ou y des différentes surfaces contaminées. Pour cela, l'homme du métier, à savoir le radioprotectionniste, utilise une sonde de contrôle de contamination de surfaces. Plusieurs fabricants commercialisent ce type de sonde. Les sondes alpha commercialisées sous les noms SMIA 70Q ou SIA 70Q sont parmi les plus utilisées par les radioprotectionistes pour contrôler la contamination en particules a. Elles comportent un corps de sonde surmonté d'une tête de détection circulaire et muni d'un cordon de liaison relié à un polyradiamètre. Le corps de sonde comporte un photomultiplicateur associé à un culot d'alimentation recevant de la haute tension d'un circuit convertisseur. La tête de détection comporte un scintillateur protégé par une grille et apte à détecter, par contact, la présence de particules. Le type de scintillateur à utiliser est choisi en fonction du type de particules à détecter : particules a ou Q ou Y. Pour chaque particule le traversant, quelqu'en soit le type, le scintillateur produit une émission lumineuse qui est captée par le photomultiplicateur. Le photomultiplicateur détermine alors le nombre des particules détectées à partir de la quantité de photons reçus. De telles sondes alpha SMIA 70 et SIA 70 ont les caractéristiques techniques suivantes - Détection : scintillateur SZn(Ag) de diamètre 70 mm associé à un photomultiplicateur. - Opacité à la lumière : film d'aluminium de 3 à 4 um (0,7 mg.cm-2). - Grille rilsan : transparence 89 %. - Surface sensible : 32 cm2. - Rendement : 40 % obtenu pour une source étalon au Pu 239. - Mouvement propre : - Dimensions : L = 320 mm, diamètre = 87 mm. - Masse : 1 000 g. Or, la détection de particules ne peut se faire que pour des particules interagissant avec la matière du scintillateur. Le scintillateur ne détecte donc efficacement que les particules pénétrant par sa grande surface. C'est pourquoi, les sondes décrites cidessus, qui sont de type longiligne, ne permettent que le contrôle de contamination sur des surfaces pour lesquelles il existe un dégagement de dimensions suffisantes pour permettre le passage de la sonde perpendiculairement aux surfaces à contrôler. Aussi, toutes les surfaces de formes complexes ou d'accès difficile nécessitent une grande minutie de la part du contrôleur, dans les cas où elles offrent la possibilité d'être contrôlées. Par exemple, les contrôles de contamination dans les ronds de gants, les sas, etc., sont le plus souvent effectués par un procédé de frottis dont les résultats sont souvent peu sûrs. En outre, le souci actuel est de limiter l'encombrement des installations nucléaires, ce qui augmente encore le nombre de ces surfaces difficiles d'accès. Exposé de l'invention La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. A cette fin, elle propose une sonde de contrôle de contamination ayant une tête de détection coudée permettant de détecter les particules sur toutes sortes de surfaces dès lors que le dégagement de cette surface est d'environ 10 cm. De façon plus précise, l'invention concerne une sonde de contrôle de contamination comportant - une tête de détection comportant un scintillateur apte à détecter des particules et à émettre des photons pour chaque particule détectée ;et - un corps de sonde dans lequel est logé un photomultiplicateur ayant une face réceptrice apte à recevoir les photons émis par le scintillateur et à déterminer le nombre de particules détectées en fonction de la quantité de photons reçus. Cette sonde se caractérise par le fait que sa tête de détection est de forme coudée, le scintillateur formant sensiblement un angle droit avec la face réceptrice du photomultiplicateur. Avantageusement, la tête de détection comporte une surface réfléchissante inclinée qui assure le renvoi des photons émis par le scintillateur vers la face réceptrice du photomultiplicateur. Selon un mode de réalisation de l'invention, la tête de détection est réalisée en (un) plastique opaque. Dans ce mode de réalisation, la surface réfléchissante consiste en un plan de plastique opaque recouvert en intérieur d'une couche d'un matériau réfléchissant. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la tête de détection est un prisme en partie recouvert d'une couche de matériau opaque. Dans cet autre mode, la surface réfléchissante est réalisée par une face du prisme recouverte d'une couche de matériau réfléchissant. Brève description des dessins - La figure 1 représente une vue de profil de la sonde de contrôle de l'invention réalisée selon un premier mode de réalisation. - La figure 2 représente une vue de profil de la sonde de contrôle de l'invention réalisée selon un second mode de réalisation. Exposé détaillé de modes de réalisation de l'invention L'invention consiste en une sonde de contrôle de contamination de particules a, Q ou y permettant de contrôler des surfaces de formes complexes et des surfaces de petites dimensions. Cette sonde de contrôle comporte une tête de détection des particules ayant une forme coudée. Dans la description qui va suivre, l'invention sera décrite dans son application au contrôle de la contamination a. Comme expliqué précédemment, la sonde décrite peut tout aussi bien être utilisée pour la détection d'autres types de particules ; dans ce cas, seul le type de scintillateur diffère. Un premier mode de réalisation de la tête de détection est représenté sur la figure 1. Sur cette figure 1, on a représenté en partie le corps de sonde 1 dans lequel est logé le photomultiplicateur 3. Ce photomultiplicateur 3 est protégé par un tube, généralement en aluminium, référencé 5. En outre, afin d'éviter toute sorte de chocs au photonultiplicateur 3, celui-ci est calé à l'irtérieur du tube 5 par des feutres 7. Ce corps de sonde 1 ne sera pas décrit de façon plus détaillée car il est d'un type tout à fait connu de l'homme du métier. Ce corps de sonde peut être le même que celui des sondes alpha SMIA 70 ou SIA 70 dont les caractéristiques techniques ont été données précédemment. Sur le corps de sonde 1 est fixée la tête de détection 8. Comme on peut le voir sur la figure 1, la tête de détection selon l'invention est de forme coudée. Selon le mode de réalisation de cette figure 1, la tête de détection 8 est réalisée en un plastique opaque, par exemple du PVC, formant un coude à angle droit. La partie de la tête de détection 8 réalisée en plastique opaque constitue le contour de la tête de détection et est référencée 9 sur la figure 1. Selon un mode de réalisation de cette tête de détection, le plastique opaque a une épaisseur d'environ 10 mm. Cette tête de détection 8 comporte un scintillateur 10 fixé dans le contour 9 en plastique opaque préalablement usiné pour recevoir ce scintillateur. Comme expliqué précédemment, ce scintillateur 10 détecte chaque particule a entrée en contact avec ce scintillateur. Pour chacune des particules détectées, le scintillateur 10 assure une émission de photons. Une grille de protection 12, ou grille rilsan, assure la protection de ce scintillateur 10. Cette grille de protection 12 est également fixée sur le contour 9 en plastique opaque, dans des usinages réalisés à cet effet. Selon le mode de réalisation de la tête de détection représenté sur la figure 1, l'usinage destiné à recevoir le scintillateur 10 est réalisé en intérieur du contour 9 tandis que l'usinage destiné à recevoir la grille de protection 12 est réalisé en extérieur du contour 9. Des joints 14 placés entre la grille de protection 12 et le scintillateur 10 assurent l'étanchéité à la lumière. Comme on peut le voir sur cette figure 1, la tête de détection 8 forme un coude de 90" de sorte que le scintillateur 10 se trouve situé perpendiculairement à la face réceptrice 3a du photomultiplicateur 3. Cette face réceptrice 3a étant apte à détecter les photons émis par le scintillateur 10. Selon l'invention, la tête de détection 8 comporte en outre une surface réfléchissante 16. Pour réaliser cette surface réfléchissante 16, la partie supérieure du coude de la tête de détection 8 a été fraisée suivant un angle de 45 , de manière à obtenir un plan 18 recouvert en intérieur d'une couche 16 de matériau réfléchissant. Ce plan 18 recouvert de la couche 16 de matériau réfléchissant forme ce qui est appelé la surface réfléchissante 17. De cette façon, les photons émis par le scintillateur 10 en direction de la surface réfléchissante 17 sont réfléchis par cette surface réfléchissante 17 et projetés sur la face réceptrice 3a du photomultiplicateur 3. Comme on peut le voir sur la figure 1, la surface réfléchissante 17 est d'une part inclinée et d'autre part a une taille suffisante pour permettre le renvoi d'un maximum de photons émis depuis n'importe quelle partie du scintillateur 10. Cette surface réfléchissante 17 est donc inclinée d'un angle de 45" de façon à ce que le maximum de photons émis puissent être réfléchis en direction du cône de la lumière 3b formé par le corps de sonde 1 qui dirige les photons sur la face réceptrice 3A du photomultiplicateur. De façon pratique, le rendement obtenu par la sonde de 1 invention est de 40 %, ce qui correspond au même rendement que celui obtenu avec les sondes de l'art antérieur, pour des sondes étalons, évidemment, identiques. Il est à noter que les règles habituellement admises en matière de réalisation de sondes de détection consistent à positionner le scintillateur le plus près possible de la surface d'entrée du photomultiplicateur, de manière à obtenir un excellent couplage entre le scintillateur et le photomultiplicateur. Sur cette figure 1, on a représenté et décrit une tête de détection coudée comportant une surface réfléchissante plane. Ce mode de réalisation a été décrit car il semble à priori le plus facile à réaliser et le plus avantageux du point de vue coût. Cependant, ce dispositif peut être réalisé avec une surface réfléchissante non plane, par exemple une surface parabolique qui permettrait un renvoi plus précis des photons directement sur la face réceptrice 3a du photomultiplicateur 3. Sur la figure 2, on a représenté une sonde de contrôle de contamination comportant une tête de détection réalisée selon un second mode de réalisation. Pour une meilleure compréhension de l'invention, toutes les références portées sur cette figure 2 et identiques aux références de la figure 1 représentent des éléments identiques. Cette source de contrôle de contamination comporte, comme décrit sur la figure 1, un corps de sonde 1 dans lequel est logé un photomultiplicateur 3. Ce photomultiplicateur est positionné et calé à l'intérieur d'un tube 5, généralement en aluminium, par des feutres de calage 7. Comme expliqué précédemment pour le mode de réalisation de la figure 1, le photomultiplicateur 3 comporte une face réceptrice 3a dont le rôle est de réceptionner les photons émis par le scintilleur. Selon ce second mode de réalisation de l'invention, la tête de détection 8 est réalisée par un prisme 20 comportant une face oblique 15 sur laquelle a été déposée un film réfléchissant 16. Cette face oblique 15 recouverte du film réfléchissant 16 constitue la surface réfléchissante 17 de cette tête de détection 8. Selon l'invention, ce prisme peut être réalisé par exemple au moyen d'un bloc de Plexiglas usiné de façon à obtenir la face oblique 15. En outre, des encoches ont été également usinées sur une face du prisme pour permettre la fixation d'un scintillateur 10, ainsi que d'une grille de protection 12 perpendiculairement à la face réceptrice 3a du photomultiplicateur. Une autre face de ce prisme 20 a aussi été usinée de façon à pouvoir être adapté autour du corps de sonde 1. Une étanchéité à la lumière de la tête de détections par rapport à l'extérieur est réalisée au moyen des joints 14. Afin de ne permettre la transmission au photomultiplicateur que des seuls photons émis par le scintillateur 10, les faces de la tête de détection 8, autres que la face oblique 15, sont recouvertes d'une couche de matériau opaque à la lumière. Ainsi, les photons émis par le scintillateur 10 au contact d'une particule traversent le prisme 20 en direction de la surface réfléchissante 17 qui les renvoie vers le cône de lumière 3b d'où ils sont dirigés sur la face réceptrice 3a du photomultiplicateur 3. Comme dans toutes les sondes de contrôle de contamination, le photomultiplicateur 3 détermine le nombre de particules entrées en contact du scintillateur 10 en fonction de la quantité de photons qu'il a reçu. Du point de vue pratique, des mesures ont été effectuées sur des sources étalons planes de Pu 239 électrodéposé sur un disque inox de 50 mm de diamètre. Les résultats de ces mesures montrent que, quel que soit le mode de réalisation de la tête de détection, la sonde selon l'invention présente un rendement équivalent à celui des sondes connues. Les résultats de ces mesures ont été effectuées en plaçant la source étalon décrite ci-dessus au contact de la grille de protection de façon à ce que les activités en fonction du temps puissent être relevées sur une échelle de comptage. Comme pour la sonde antérieure décrite précédemment, le rendement obtenu est de 40 % avec un bruit de fond sensiblement identique à celui de cette sonde antérieure. Quel que soit le mode de réalisation de la tête de détection 8, cette tête de détection à angle droit permet de réduire l'encombrement de la sonde d'environ 2/3 par rapport aux sondes antérieures. Ainsi, une sonde munie d'une telle tête de détection permet de contrôler en direct les ronds de gants ou les ronds de sacs, les sas, les vannes, les filtres situés au-dessus des boîtes à gants, l'intérieur de canalisations de faible diamètre, etc., tout en permettant tout de même le contrôle des surfaces de taille importante et des surfaces de forme simple, comme le permettent les sondes de l'art antérieur. Cette sonde de l'invention est donc tout à fait adaptée à la politique actuelle, qui consiste à réduire la taille des installations nucléaires en limitant les espaces entre les différents éléments à contrôler. REVENDICATIONS 1. Sonde de contrôle de contamination comportant - une tête de détection (8) comportant un scintillateur (10) apte à détecter des particules et à émettre des photons pour chaque particule détectée et - un corps de sonde (1) dans lequel est logé un photomultiplicateur (3) ayant une face réceptrice (3a) apte à recevoir les photons émis par le scintillateur et déterminant le nombre de particules détectées à partir de la quantité de photons reçue, caractérisée en ce que la tête de détection est de forme coudée, le scintillateur formant sensiblement un angle droit avec la face réceptrice du photomultiplicateur et en ce qu'elle comporte une surface réfléchissante (17) inclinée assurant le renvoi des photons émis par le scintillateur, vers la face réceptrice du photomultiplicateur. 2. Sonde de contrôle de contamination selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête de détection est réalisée en plastique opaque (9). 3. Sonde de contrôle de contamination selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la surface réfléchissante consiste en un plan (18) de plastique opaque recouvert d'une couche (16) d'un matériau réfléchissant. 4. Sonde de contrôle de contamination selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête de détection est un prisme (20) en partie recouvert d'une couche de matériau opaque. 5. Sonde de contrôle de contamination selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que la surface réfléchissante (17) est réalisée par une face du prisme (15) recouverte d'une couche de matériau réfléchissant (16).