Brevet FR2735242A1 — publié le 19961213

SONDE DE CONTROLE DE CONTAMINATION POUR CANALISATIONS DESCRIPTION Domaine technique L'invention a pour objet une sonde de contrôle de contamination ayant une tête de détection cylindrique. L'invention trouve une application dans les installations nucléaires comportant des orifices ou des canalisations dont le taux de contamination doit être contrôlé. En particulier, elle permet le contrôle des surfaces internes des canalisations de faible diamètre, notamment lors de démontages pour des travaux d'entretien ou d'assainissement. Etat de la technique Dans les installations nucléaires, il est généralement nécessaire de vérifier le taux de contamination en particules a ou ss des différentes surfaces contaminées. Pour cela, l'homme du métier, à savoir le radioprotectionniste, utilise une sonde de contrôle de contamination de surface. Plusieurs fabricants commercialisent ce type de sonde. Par exemple, des sondes a, commercialisées sous les noms SMIA 7o, ou SIA o, sont parmi les plus utilisées par les radioprotectionnistes pour contrôler la contamination en particules a de différentes sortes de surfaces contaminées. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une sonde a de type SMIA 70. Cette sonde a comporte un corps de sonde 1 surmonté d'une tête de détection circulaire 2a. Le corps de sonde 1 est muni d'un cordon de liaison, non représenté sur la figure, permettant de relier l'ensemble de la sonde à un polyradiamétre. Ce corps de sonde 1 comporte un photomultiplicateur 3 associé à un culot d'alimentation recevant de la haute tension provenant d'un circuit convertisseur, non représenté sur la figure. Ce photomultiplicateur 3 est protégé par un tube, généralement en aluminium, référencé 5. Afin d'éviter toutes sortes de chocs au photomultiplicateur 3, celui-ci est calé à l'intérieur du tube 5 par des feutres 7. Une enveloppe 9 munie de feutres 11 entoure l'ensemble du tube 5 et du photomultiplicateur 3 ; cette enveloppe 9 sert de support pour la tête de détection 2. Etant d'un type tout à fait courant pour l'homme de l'art, ce corps de sonde 1 ne sera pas décrit de façon plus détaillée. La tête de détection 2a de la sonde de contamination comporte un scintillateur 4 protégé par une grille 6 ; ce scintillateur est apte à détecter, par contact, la présence de particules sur la surface contaminée. Des joints 8 logés entre la grille 6 et le scintillateur 4 assurent une étanchéité à la lumière de la tête de détection. Différents types de scintillateurs peuvent être utilisés ; ils sont choisis en fonction du type de particules à détecter, c'est-à-dire des particules a ou ss. Pour chaque particule traversant le scintillateur 4, et quel que soit le type choisi, le scintillateur produit une émission lumineuse qui est captée par le photomultiplicateur 3. Le photomultiplicateur 3 détermine ainsi, en fonction des photons reçus (émission lumineuse), le nombre de particules détectées. De telles sondes a SMIA 70 ou 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 - rilsan : transparence 89 % ; - surface sensible : 32 cm2 - rendement : 40 % obtenus pour une source étalon au PU 239 ; - mouvement propre : inférieur à 0,02 impulsion/s - dimension : longueur de 320 mm, diamètre de 87 mm - masse : 1 000 g. De telles sondes de contrôle de contamination sont fréquemment utilisées par l'homme du métier. Cependant, comme on le comprendra aisément à partir de cette figure 1, une telle sonde est difficilement utilisable dans des canalisations ; elle d'autant plus difficile à utiliser que les canalisations ont un faible diamètre, ce qui ne permet pas de positionner la sonde perpendiculairement à la surface à contrôler. A cette fin, il existe une sonde SMIA 70 ou SIA 70 munie d'un "bec de canard" permettant d'éloigner le scintillateur du photomultiplicateur. Sur la figure 2, on a représenté une telle sonde dite en "bec de canard". Les références, sur cette figure 2, qui sont identiques aux références de la figure 1, représentent des éléments identiques. Cette figure 2 montre donc le corps de sonde 1 sur lequel est fixée une tête de détection en bec de canard 2b. Le corps de sonde 1 est identique à celui de la sonde montrée en figure 1. La tête de détection en bec de canard 2b comprend une sorte de rallonge 10 située entre le scintillateur 4 protégé par sa grille 6, et le photomultiplicateur 3. Cette rallonge 10 est, en fait, un cylindre 12 transparent à la lumière, par exemple en polyméthacrylate de méthyle ou plexiglas8, sur lequel est déposé le scintillateur 4. Ce cylindre en plexiglas 12 sert donc, d'une part, de support au scintillateur d'autre part, de par sa transparence à la lumière, il assure le transport des photons émis par le scintillateur 4 vers le photomultiplicateur 3.Ce cylindre transparent 12 est entouré d'un tube métallique 14 opaque à la lumière permettant que le transport des photons par le cylindre 12 ne soit pas perturbé par une éventuelle lumière extérieure. Un système de maintien assure un positionnement fixe de la rallonge 10 par rapport au corps de sonde 1. Par exemple, ce système de maintien peut être un manchon 16 dans lequel est logée la rallonge 10. Comme on le comprendra en regardant cette figure 2, une sonde en bec de canard peut être introduite dans un orifice de diamètre relativement faible pour contrôler la contamination du fond de cet orifice. Elle ne peut nullement contrôler la contamination des parois de cet orifice et, en particulier, des parois d'une canalisation. En effet, cette sonde en bec de canard permet de contrôler la contamination d'une surface relativement éloignée par rapport au corps de sonde, mais elle ne permet pas de contrôler la contamination dans un volume autour de la tête de détection. Exposé de l'invention La présente invention a justement pour but de remédier aux inconvénients des sondes de contrôle décrites précédemment. A cette fin, elle propose une sonde de contrôle de contamination ayant une tête de détection cylindrique permettant de détecter les particules se trouvant dans un volume autour d'elle-même. De façon plus précise, 1 invention concerne une sonde de contrôle de contamination qui comporte - une tête de détection cylindrique comportant un scintillateur apte à détecter des particules et à émettre des photons pour chacune des particules détectées ; et - un corps de sonde muni d'un photomultiplicateur apte à recevoir les photons émis par le scintillateur et à déterminer, à partir de la quantité de photons reçus, le nombre de particules détectées par la tête de détection.Cette sonde de contrôle se caractérise par le fait que sa tête de détection cylindrique comporte un cylindre de transport réalisé en un matériau apte à conduire la lumière et entouré d'un scintillateur cylindrique apte à détecter les particules se trouvant dans un volume entourant la tête de détection ; ce cylindre de transport assure la transmission des photons émis par le scintillateur depuis la tête de détection jusqu'au photomultiplicateur. Avantageusement, le cylindre de transport comporte un cylindre en un matériau transparent à la lumière. Selon l'invention, le cylindre en matériau transparent comporte une face avant et une face arrière, la face arrière, qui est la plus proche du photomultiplicateur, étant transparente à la lumière, et la face avant, la plus éloignée du photomultiplicateur, étant recouverte d'une couche de matériau opaque assurant une étanchéité de la tête de détection à la lumière. Selon un mode de réalisation de l'invention, le cylindre de transport comporte, en outre, un faisceau de fibres optiques qui est placé entre la face arrière du cylindre en matériau transparent et le photomultiplicateur, de façon à assurer une transmission des photons entre le cylindre transparent et le photomultiplicateur. Brève description des figures - Sur la figure 1, déjà décrite, on a représenté schématiquement une sonde de contrôle de contamination a de l'art antérieur - la figure 2, déjà décrite, représente une sonde de contrôle de contamination en bec de canard, de l'art antérieur - la figure 3, représente schématiquement une sonde de contrôle de contamination conforme à l'invention - la figure 4 représente schématiquement une sonde de contrôle de contamination comportant une rallonge en fibre optique. Exposé détaillé de modes de réalisation de l'invention L'invention consiste donc en une sonde de contrôle de contamination de particules a ou bien de particules ss permettant de contrôler la contamination des volumes intérieurs d'orifices tels que des canalisations qui peuvent avoir, dans certains cas, des diamètres de petites dimensions. Dans la description qui va suivre, l'invention sera décrite dans son application au contrôle de la contamination a. Comme expliqué précédemment, la sonde de l'invention peut tout aussi bien être utilisée pour la détection de particules ss, seul le type de scintillateur étant différent. Sur la figure 3, on a représenté une sonde de contrôle de contamination conforme à l'invention. Cette sonde de contrôle comporte un corps de sonde 1 sensiblement identique à ceux des sondes a SMIA 70 ou SIA 70, décrites précédemment. Ce corps de sonde 1 ne sera donc pas décrit de façon plus précise, puisque déjà connu de l'homme de l'art. La sonde de l'invention comporte, en outre, une tête de détection 2c supportée par le corps de sonde 1 et, plus précisément, par l'enveloppe de support 9. Cette tête de détection 2c est de forme cylindrique. Elle comporte un scintillateur 18, également de forme cylindrique et protégé par une grille de protection 20, elle aussi cylindrique. Le scintillateur 18 entoure un cylindre de transport 22 qui est apte à transporter, vers le photomultiplicateur 3 situé dans le corps de sonde 1, les photons émis par le scintillateur 18 après que celui-ci ait détecté des particules. Pour cela, ce cylindre de transport 22 doit être apte à conduire la lumière. Ce cylindre de transport 22 peut donc être réalisé dans un matériau rigide et transparent à la lumière, tel que le plexiglas8. Selon un mode de réalisation, le scintillateur est réalisé au moyen d'une feuille de mylarE recouvrant les parois du cylindre transparent et sur lequel est déposée une fine couche de sulfure de zinc, SZn(Ag). A titre indicatif, la feuille de mylarE a une épaisseur d'environ 3 um. Le cylindre transparent 22 comporte une face avant a et une face arrière r. La face arrière r est la face la plus proche du photomultiplicateur 3 ; dans le mode de réalisation montré sur cette figure 3, elle est en contact avec le photomultiplicateur 3. La face avant a, qui est à l'opposé de la face arrière r, est quant à elle recouverte d'une couche de matériau 24 opaque à la lumière. Cette couche opaque 24 assure l'étanchéité de la tête de détection à la lumière. Selon un mode de réalisation, l'opacité de cette face (a) est réalisée au moyen d'un scotchE recouvert d'une feuille de mylar. Au contraire, la face arrière r est laissée libre de façon à ce que les photons propagés dans le cylindre transparent 22 puissent sortir dudit cylindre et atteindre le photomultiplicateur 3. Ainsi, cette tête de détection 2c est apte à détecter les particules arrivant perpendiculairement au scintillateur 18 et donc perpendiculairement au cylindre de transport 22. Les photons émis par le scintillateur 18, à réception de ces particules, sont donc transmis par le cylindre transparent 22 selon un trajet parallèle au scintillateur 18. Ce trajet des particules et photons est représenté, sur la figure 3, par une pluralité de petites flèches en traits gras. La tête de détection 2c est fixée sur le corps de sonde 1 au moyen d'un système de maintien qui peut être, par exemple, un manchon 16 en matériau opaque, assurant l'étanchéité à la lumière. On précise toutefois que le scintillateur 18 peut avoir une longueur plus courte que le cylindre transparent 22. En effet, la partie du cylindre 22 située dans le manchon 16 n'est pas nécessairement recouverte du scintillateur puisque, entre le manchon et le photomultiplicateur, la tête de détection est étanche à la lumière. Il en est de même pour la grille de protection 20 qui peut être remplacée, à cet endroit par une couche métallique assurant, non seulement la protection du cylindrique, mais en plus l'opacité à la lumière. Cette couche métallique est référencée 28. Sur la figure 4, on a représenté une tête de détection réalisée selon un autre mode de réalisation. Sur cette figure 4, tous les éléments identiques à ceux de la figure 3 portent des références identiques. La sonde de contamination, montrée sur cette figure 4, comporte un corps de sonde 1 identique à celui de la figure 3 et une tête de détection 2d comprenant un scintillateur 18, une grille 20 de protection de ce scintillateur et un cylindre transparent 22. Ce cylindre transparent 22 comporte une face arrière r transparente à la lumière et une face avant a rendue opaque par une couche de matériau opaque 24. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la tête de détection 2d comporte, en outre, un faisceau de fibres optiques, référencé 30, et disposé dans le prolongement du cylindre transparent 22, entre le photomultiplicateur 3 et la face arrière r dudit cylindre transparent 22. Il a pour rôle, bien sûr, d'assurer le transfert depuis le cylindre transparent 22 jusque vers le photomultiplicateur 3 du corps de sonde. Ce faisceau 30 de fibres optiques est fixé sur le cylindre transparent 22 au moyen, par exemple, d'un dépôt d'huile silicone 32 qui a la caractéristique d'être transparent à la lumière. Ce faisceau 30 de fibres optiques permet, en effet, de rallonger encore la tête de détection de façon à ce que la sonde de contrôle de contamination puisse s'introduire sur une plus longue distance dans les canalisations. Ce faisceau 30 de fibres optiques peut être d'une longueur variable suivant l'application considérée. Ce système de rallonge par faisceau de fibres optiques rend la tête de détection endoscopique, ce qui permet un certain contrôle de la longueur de la tête de détection. Le type de fibres optiques de ce faisceau est déterminé en fonction de la longueur d'onde des photons émis par le scintillateur 18. Pour assurer une rigidité à l'ensemble du cylindre de transport, c'est-à-dire l'ensemble constitué du cylindre transparent 22 et de la rallonge en fibres optiques 30, un système de bague filetée 34, est vissé, d'une part, sur un filetage 36 de la grille de protection 20 et, d'autre part, sur un filetage 38 de la couche métallique 28. Cette bague filetée 34 assure donc le raccordement entre le scintillateur et ledit faisceau de fibre optique. Dans ce cas, la grille du scintillateur 20 a subi un usinage préalable permettant de créer un filetage, à son extrémité voisine de la face r du cylindre 22 ; de même, l'enveloppe métallique 28 comporte, sur sa partie supérieure en contact avec le cylindre transparent 22, un filetage. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la tête de détection 2 comporte une rallonge réalisée au moyen d'un second cylindre transparent de diamètre sensiblement identique au cylindre transparent 22 et dont la longueur dépend de l'application envisagée. Ce second cylindre transparent est fixé entre la face r du cylindre 22 et le photomultiplicateur 3, de façon identique à celle décrite pour une rallonge en fibres optiques. La sonde de contrôle de contamination, décrite précédemment, a pour avantage de permettre le contrôle des parois intérieures de canalisations, celles-ci pouvant avoir un faible diamètre. En outre, elle est facile à mettre en oeuvre et ne nécessite qu'un faible coût pour sa réalisation puisque le corps de sonde et une partie de la tête de détection sont identiques aux sondes en bec de canard, déjà utilisées par l'homme du métier. De plus, le mode de réalisation endoscopique de cette sonde permet une utilisation aisée, quel que soit le type de canalisation, puisque la tête de détection peut être rallongée ou rétrécie en fonction de la canalisation à contrôler. En outre, la rallonge en fibres optiques a l'avantage d'être relativement souple, ce qui permet une introduction aisée de ladite tête de détection à l'intérieur des canalisations. REVENDICATIONS 1. Sonde de contrôle de contamination comportant - une tête de détection cylindrique (2) comportant un scintillateur (18) apte à détecter des particules et à émettre des photons pour chaque particule détectée - un corps de sonde (1) muni d'un photomultiplicateur (3) apte à recevoir les photons émis par le scintillateur et à déterminer le nombre de particules détectées à partir de la quantité de photons reçue, caractérisée en ce que la tête de détection cylindrique comporte un cylindre de transport réalisé en un matériau apte à conduire la lumière, entouré d'un scintillateur cylindrique (18) apte à détecter les particules se trouvant dans un volume entourant la tête de détection, le cylindre de transport assurant la transmission des photons émis par le scintillateur depuis la tête de détection jusqu'au photomultiplicateur. 2. Sonde de contrôle de contamination selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cylindre de transport comprend un cylindre (22) réalisé en un matériau transparent à la lumière. 3. Sonde de contrôle de contamination selon la revendication 2, caractérisée en ce que le cylindre en matériau transparent comporte une face avant (a) et une face arrière (r), la face arrière, la plus proche du photomultiplicateur (3), étant transparente à la lumière et la face avant, la plus éloignée du photomultiplicateur, étant recouverte d'une couche de matériau opaque (24) assurant une étanchéité de la tête de détection à la lumière. 4. Sonde de contrôle de contamination selon la revendication 3, caractérisée en ce que le cylindre de transport comporte un faisceau de fibres optiques (30) placé entre la face arrière (r) du cylindre transparent et le photomultiplicateur (3).