Brevet FR2753041A1 — publié le 19980306

Torche à iet de plasma à refroidissement indirect La présente invention concerne une torche à jet de plasma utilisable comme outil de coupe pour le déclassement d'une installation à combustible nucléaire ou comme outil de coupe pour le découpage de matériaux métalliques et non métalliques. Plus particulièrement, la présente invention concerne une torche à jet de plasma à refroidissement indirect du type dans lequel une tête présentant une buse pour émettre un jet de plasma est montée sur une gaine de buse à travers laquelle circule de l'eau de refroidissement, et une décharge électrique est induite entre ladite tête et une électrode s'étendant à travers ladite gaine de buse jusqu'au voisinage de ladite tête, ionisant ainsi un gaz neutre et émettant un jet de plasma à travers la buse. Quant la température croît, une substance passe de l'état liquide à l'état gazeux, et si la température augmente encore, les atomes s'agitent vigoureusement, et la substance atteint finalement un état dans lequel coexistent des particules chargées positives et négatives se déplaçant librement et dans lequel le gaz est électriquement neutre. Le gaz dans cet état est connu sous le nom de "plasma". Quand un plasma produit par décharge gazeuse est projeté à travers une ouverture fine (buse) formée dans un métal refroidi (tête), un courant de gaz à haute température et haute vitesse est produit. Ceci est appelé "jet de plasma". Du fait que la tête entourant le courant de gaz, dont la conductivité est élevée, est refroidie, le courant électrique se concentre dans la partie centrale. Quant le courant de gaz est accompagné par un courant électrique, le diamètre du flux gazeux est rétréci. Il est ainsi possible d'obtenir un jet de plasma ayant une section transversale beaucoup plus petite que dans le cas d'une décharge ordinaire et une température élevée (de 10000cl à 20000"C). Les procédés de découpage à plasma utilisant un tel plasma à haute température comprennent un procédé de découpage à l'arc de plasma pour le découpage des métaux, et un procédé de découpage par jet de plasma pour découper des matériaux métalliques et non métalliques. Selon le procédé de découpage à l'arc de plasma, une pièce métallique est découpée par un jet de plasma créé en faisant passer un courant électrique entre une électrode et la pièce. Le procédé de découpage par jet de plasma sera décrit ciaprès plus particulièrement en se référant à la figure 1 des dessins ci-joints. Un gaz de travail (par exemple l'argon) est fourni entre une électrode de tungstène 1 et une tête 2. Le gaz est ionisé par une décharge en arc à haute fréquence induite par un générateur de haute fréquence 4, et un courant d'arc est fourni en continu par un appareil d'alimentation en énergie de plasma 3 pour produire un plasma par la chaleur de l'énergie d'arc. La dilatation thermique du gaz plasma luimême provoque l'émission d'un jet de plasma 5 à partir de la buse de la tête 2 de manière à découper une pièce 6. Du fait que la tête 2 est exposée à la température élevée du jet de plasma 5, elle fondrait si la tête 2 était laissée telle quelle. Par conséquent, la tête 2 est refroidie en la faisant traverser par de l'eau de refroidissement en circulation. Par le procédé de découpage par jet de plasma, il est possible de découper des matériaux non conducteurs tels que la brique réfractaire et le béton parce que le courant d'arc ne s'écoule pas à travers la pièce 6. Cependant, la densité d'énergie du jet de plasma ainsi formé diminue rapidement lorsque la distance de la buse augmente, et le rendement thermique par rapport à la pièce à travailler est aussi faible que 10% à 20% (le rendement thermique du procédé de découpage à l'arc de plasma est de 60% à 70%). Par conséquent, le procédé de découpage par jet de plasma n'est pas efficace et n'est donc généralement pas mis en pratique dans la technique actuelle. En tant que produit disponible dans le commerce, il existe une torche classe 30A. Dans de rares cas, le procédé de découpage par jet de plasma est appliqué au soudage et à la projection thermique. Cependant, dans le déclassement d'une installation à combustible nucléaire, le procédé de découpage par jet de plasma peut être appliqué efficacement à un outil de découpage pour le déclassement parce que les dispositifs constituant une installation à combustible nucléaire varient largement aussi bien par la matière que par la forme, à savoir béton, matière plastique, etc., et il est possible de découper des matériaux métalliques et non métalliques par le procédé de découpage par jet de plasma. On a donc réalisé une torche à jet de plasma compacte et légère sur une base expérimentale, et on a procédé à des essais sur la torche à jet de plasma en utilisant comme paramètres le matériau, la forme, etc., de la tête. On a ainsi déjà proposé en pratique une tête de torche capable d'assurer un jet de plasma stable et de découper une plaque métallique ayant une épaisseur d'environ 45 millimètre (réalisée en SUS304) [Voir publication de Demande de brevet japonais non examinée (KOKAI) No 7-32157]. La figure 2 est un schéma illustrant la tête de torche pratique décrite ci-dessus. Le matériau utilisé pour constituer la tête de torche est un alliage Cu-Zr. Le diamètre de buse a est de 3,0 millimètres à 3,5 millimètres. Le rapport de resserrement de la buse (le rapport b/a de la longueur b de la partie resserrée de la buse au diamètre a de la buse) est de 2,5 à 3. Ainsi, la tête de torche est compacte et légère, d'une durabilité améliorée et propre à former un jet de plasma stable. Cependant, la tête de torche pratique montrée sur la figure 2 pose un problème de maintenance. Plus précisément, pour améliorer l'effet de striction thermique du jet de plasma (c'est-à-dire l'effet selon lequel le jet de plasma est rétréci par refroidissement à partir du milieu environnant pour devenir un jet de plasma à haute température), la tête de torche adopte un système de refroidissement direct dans lequel de l'eau circule à travers la tête. Du fait que la tête est une pièce consommable, elle doit être remplacée après environ 5 heures d'utilisation. Par conséquent, dans le cas du système de refroidissement direct, quand la tête est détachée de la gaine de buse (une pièce sur laquelle la tête est montée et qui amène de l'eau de refroidissement dans la tête), une fuite d'eau de refroidissement se produit. Ainsi, la tête de torche représentée sur la figure 2 souffre d'un problème de maintenance. Le trajet de circulation d'eau de refroidissement dans le système de refroidissement direct sera décrit ci-après en se référant à la figure 3. De l'eau de refroidissement est fournie à partir d'un réservoir 11 d'eau de refroidissement et d'un radiateur 12, qui sont installés dans un appareil 3 d'alimentation en énergie de plasma, à un corps de torche à jet de plasma 20 à travers un filtre 13 par une pompe 14. L'eau de refroidissement fournie au corps de torche à jet de plasma 20 s'écoule dans une tête 2 à travers une ligne (d'entrée) d'eau de refroidissement 21a prévue dans une gaine de buse 21 sur laquelle la tête 2 est montée. Après avoir circulé à travers la tête 2, l'eau de refroidissement retourne à l'appareil d'alimentation en énergie de plasma 3 par l'intermédiaire d'une ligne (de sortie) d'eau de refroidissement 21b prévue dans la gaine de buse 21. A cause de la structure décrite, la tête 2 sert de couvercle pour la gaine de buse 21, et quand la tête 2 est détachée de la gaine de buse 21, les lignes 21a et 21b dans la gaine de buse 21 sont complètement ouvertes. Par conséquent, de l'eau de refroidissement restant dans la conduite s'échappe. Il est à noter que le numéro de référence 16 figurant sur l'appareil d'alimentation en énergie de plasma 3 indique un orifice d'alimentation en eau et que le numéro de référence 17 indique un purgeur de trop-plein. Dans le cas où un équipement à plasma est utilisé pour le déclassement d'une installation à combustible nucléaire ou analogue, il est de pratique générale d'installer l'appareil d'alimentation en énergie de plasma dans une zone verte en raison de ses grandes dimensions (largeur 1038 millimètres, longueur 1551 millimètres, hauteur 1308 millimètres) et de disposer le corps de torche à jet de plasma dans une zone rouge. Par conséquent, si de l'eau de refroidissement s'échappant quand la tête est enlevée devient un déchet radioactif sous l'influence des dispositifs installés dans la zone rouge, le déchet radioactif est susceptible de circuler à travers l'appareil d'alimentation en énergie de plasma. Il est donc nécessaire de maintenir les propriétés d'étanchéité à l'eau du point de vue de la prévention de la contamination. A cet égard, un système de refroidissement indirect utilisé généralement pour le procédé de découpage à l'arc de plasma peut être efficacement employé pour éviter les fuites d'eau de refroidissement pendant le remplacement de la tête et la contamination radioactive de l'eau de refroidissement. Dans le système de refroidissement indirect, de l'eau de refroidissement circule à travers l'extrémité distale d'une gaine de buse sur laquelle est montée une tête. La tête est montée sur la gaine de buse refroidie par coopération de filetages. Ainsi, la tête est refroidie par transfert de chaleur à partir de la gaine de buse. Avec le système de refroidissement indirect, il n'y a pas de fuites d'eau de refroidissement quand la tête est détachée de la gaine de buse. Par conséquent, pour appliquer le système de refroidissement indirect au procédé de découpage par jet de plasma, on a produit expérimentalement une torche à refroidissement indirect comportant un insert isolant (céramique) interposé entre une gaine de buse et une électrode, et agencée pour appliquer une tension électrique entre l'électrode et une tête. Avec ce produit expérimental, cependant, le jet de plasma créé était instable. De plus, la tête était chauffée au rouge en quelques secondes après le début de l'émission d'un jet de plasma, et l'extrémité distale de la tête fondait. Par conséquent, le système de refroidissement indirect pour le procédé de découpage par arc de plasma ne peut pas être employé tel quel pour refroidir une tête utilisée dans le procédé de découpage par jet de plasma, et il est nécessaire d'établir un système de refroidissement indirect convenant pour le procédé de découpage par jet de plasma. Au vu des circonstances décrites ci-dessus, un but de l'invention est d'établir un système de refroidissement indirect convenant pour le procédé de découpage par jet de plasma de manière à appliquer le procédé de découpage par jet de plasma au déclassement d'une installation à combustible nucléaire ou analogue, en améliorant le système de refroidissement de la tête pour la torche à jet de plasma compacte et légère (torche pratique) déjà développée, le système de refroidissement direct étant remplacé par un système de refroidissement indirect, évitant ainsi les fuites d'eau de refroidissement pendant le remplacement des têtes, qui sont des pièces consommables, et réalisant ainsi une amélioration de la maintenance et permettant d'obtenir un jet de plasma stable. Dans le déclassement d'une installation à combustible nucléaire, le procédé de découpage par jet de plasma peut être utilisé efficacement parce qu'il est capable de découper des matériaux métalliques et non métalliques. Cependant, le procédé de découpage par jet de plasma n'est généralement pas utilisé en pratique dans l'état de la technique notamment en raison d'une faible capacité de découpage. Pour utiliser en pratique le procédé de découpage par jet de plasma dans un outil de découpage pour le déclassement, on a développé une torche pratique compacte et légère capable d'assurer un jet de plasma stable et de découper une plaque métallique ayant une épaisseur d'environ 45 millimètres (réalisée en SUS304). Cependant, la torche pratique adopte un système de refroidissement direct pour refroidir la tête, dans lequel de l'eau circule à travers la tête. Par conséquent, des fuites d'eau de refroidissement se produisent quand la tête, qui est une pièce consommable, est détachée. La torche pratique pose donc un problème de maintenance. On a produit expérimentalement une torche à refroidissement indirect employant le système de refroidissement indirect utilisé généralement pour le procédé de découpage par arc de plasma. Cependant, il a été impossible d'appliquer la torche à refroidissement indirect au procédé de découpage par jet de plasma. Dans ces circonstances, la présente invention fournit une torche à jet de plasma à refroidissement indirect conçue et produite en utilisant une analyse de conduction thermique dans le but d'établir un système de refroidissement indirect convenant pour le procédé de découpage par jet de plasma et réalisant une amélioration de la maintenance. Dans la torche à jet de plasma à refroidissement indirect selon la présente invention, de l'eau de refroidissement circule à travers l'extrémité distale d'une gaine de buse sur laquelle une tête est montée, et la tête est refroidie par transfert de chaleur à partir de la gaine de buse. Par conséquent, il n'y a pas de fuites d'eau de refroidissement pendant le remplacement de la tête. Pour améliorer le rendement de transfert de chaleur, la gaine de buse est réalisée dans le même matériau (alliage Cu-Zr) que celui de la tête. De plus, pour assurer un rapport de contact surfacique de 70% ou plus, obtenu par analyse, les parties de liaison de la tête et de la gaine de buse sont inclinées et sont mises en contact surfacique l'une avec l'autre. La torche à jet de plasma à refroidissement indirect selon la présente invention est capable d'assurer un jet de plasma stable et de découper une plaque métallique ayant une épaisseur d'environ 35 millimètres (réalisée en SUS304) et par suite propre à être utilisée comme outil de découpage pour le déclassement. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront dans la description ci-après ou pourront être tirés de celle-ci. On décrira ci-après des exemples des caractéristiques de construction, des combinaisons d'éléments et des agencements de pièces qui constituent l'invention. - La figure 1 est un schéma illustrant un procédé de découpage par jet de plasma. - La figure 2 est un schéma illustrant une tête de torche pratique. - La figure 3 montre un trajet de circulation d'eau de refroidissement dans un système de refroidissement direct. - La figure 4 montre un modèle de tête à refroidissement indirect. - La figure 5 montre des conditions limites d'un système de refroidissement indirect. - La figure 6 montre un point analytique sur une tête à refroidissement direct A. - La figure 7 est un graphique montrant les résultats d'une analyse de la température au point analytique de la tête A pendant l'émission d'un jet de plasma. - La figure 8(a) est un graphique montrant les résultats d'une analyse du temps nécessaire pour que la tête A atteigne une température égale à la température de l'eau de refroidissement. - La figure 8(b) montre des points analytiques sur la tête A. - La figure 9 est un tableau montrant des résultats de mesure de températures aux points analytiques de l'extrémité distale de la tête A à l'aide d'un thermocouple. - La figure 10 est un graphique dans lequel les résultats de l'analyse de température de la tête A pendant l'émission de jet de plasma et les résultats de la mesure des températures de l'extrémité distale de la tête sont montrés mutuellement superposés. - La figure 11 montre une tête B simulant le système de refroidissement indirect. - La figure 12 montre des résultats d'une analyse de température de la tête B pendant l'émission d'un jet de plasma. - La figure 13 est un schéma illustrant une tête selon la présente invention. - La figure 14 montre une torche à jet de plasma à refroidissement indirect produite sur la base du modèle de tête à refroidissement indirect montré sur la figure 13. - La figure 15 montre un résultat de la confirmation d'émission d'un jet de plasma et un résultat de la confirmation de la capacité de découpage. - La figure 16 est un graphique montrant comparativement la vitesse de découpage d'une torche à jet de plasma à refroidissement direct et celle d'une torche à jet de plasma à refroidissement indirect. Un mode de réalisation de la présente invention sera décrit v ci-après. On a effectué une analyse de rendement de refroidissement en utilisant un système d'analyse structurale non linéaire par éléments finis d'usage général (FINAS) de manière à établir un système de refroidissement indirect convenant pour le procédé de découpage par jet de plasma et à réaliser ainsi une amélioration dans la maintenance et à éviter la contamination radioactive de l'eau de refroidissement, et on a développé une torche à jet de plasma à refroidissement indirect. Le FINAS a été développé en tant que programme d'analyse structurale à usage général ayant des fonctions d'analyse non linéaire extensives comprenant une méthode analytique inélastique, qui est une méthode analytique caractéristique dans le domaine des réacteurs surrégénérateurs rapides. Le FINAS a des fonctions diverses telles qu'une analyse de contrainte statique, une analyse de contrainte dynamique et une analyse de conduction thermique. Dans la présente invention, le rendement de refroidissement de la tête a été analysé en utilisant l'analyse de conduction thermique. La présente invention sera décrite plus particulièrement ciaprès. (i) Analyse de température d'une tête à refroidissement direct Dans l'analyse, un modèle (tête) est divisé en un nombre fini d'éléments, et chaque matrice est préparée de manière à exécuter un calcul matriciel. Une équation de base générale pour l'analyse de conduction thermique peut être exprimée comme suit [C]{dT/dt}+([Kl]+[K2]){T} =A{Q1}+A{Q2}+A{Q3} où [C] : matrice de la quantité de chaleur [K1] : matrice de la conduction thermique [K2] : matrice de la conduction thermique ou matrice de liaison de la conduction ther mique {T} : vecteur incrémentiel de température de noeud A{dT/dt} : différentielle de la température de noeud par rapport au temps CQ1) : vecteur incrémentiel du flux thermique de noeud équivalent à la production de chaleur A{Q2} : vecteur incrémentiel du flux thermique de noeud équivalent à l'entrée de chaleur A{Q3} . vecteur incrémentiel du flux thermique de noeud dû au transfert de chaleur et au rayonnement Les termes du côté gauche de l'équation ci-dessus, c'est-àdire [C]A{dT/dt} et ([K1]+[K2])A{T}, représentent la quantité de chaleur transférée de la tête à l'eau de refroidissement. Sur le côté droit de l'équation ci-dessus, le terme A{Q1} représente la quantité de chaleur produite par la tête; le terme A{Q2} représente la quantité de chaleur transférée à l'eau de refroidissement par conduction thermique; et le terme A{Q3} représente la quantité de chaleur transférée par rayonnement. Pour analyser la température de la tête pendant l'émission d'un jet de plasma en utilisant le FINAS, il est nécessaire de confirmer les valeurs de propriétés physiques, conditions limites, etc., à introduire. Par conséquent, l'analyse a été effectuée en analysant une tête à refroidissement direct (appelée tête A), pour laquelle des résultats d'analyse avaient déjà été obtenus, et en introduisant les valeurs de propriétés physiques montrées ci-dessous, un modèle de tête à refroidissement indirect montré sur la figure 4, et des conditions limites d'un système de refroidissement indirect montré sur la figure 5. La figure 4 est une vue en coupe montrant une moitié de la tête limitée par l'axe de symétrie X. Les valeurs des coordonnées X, Y de chaque point définissant la configuration de la tête ont été établies comme montré sur la figure 4, mesurées en dixièmes de millimètre à partir de l'origine O. Les conditions limites montrées sur la figure 5 sont le transfert de chaleur de la surface externe S1 de la tête à l'air extérieur, le transfert de chaleur depuis la surface interne S2 de la buse par le plasma, la valeur mesurée de la température sur la surface interne S3 de la gaine de buse (refroidie par l'eau de refroidissement), et les surfaces S4 et S5, qui ont été définies comme conditions adiabatiques. 1 Elément structural (tête) Matériau : Alliage Cu-Zr (Cu > 99,5%, Zr=0,10 à 0,20%) Conductivité thermique: y=0,8 cal/cm.s. C Masse spécifique : p=(8,96X0,9985)+(6t489x0tOOl5) =8,9563 g/cm3 (200C) Chaleur spécifique : C=(0,095X0,9985)+(6,489X0,0015) =0,09496 cal/g. C (200C) 2 Eau de refroidissement (utilisée pour calculer Qeau) Débit : w=3 Q/min=3000 cm3/min Masse spécifique : p=1,0 g/cm3 Chaleur spécifique : C=4,18 J/g.K (200C) Élévation de température moyenne: 6T=120C (valeur mesurée) Débit massique : W=pw=3000 g/min Quantité de chaleur absorbée par l'eau de refroidissement : Qeau=WXCX6T =3000X4,18X12 J/min =1,5x105 J/min 3 Air extérieur Coefficient de transfert thermique: h=0 (adiabatique) 4 Plasma Courant: 250 A Tension: 100 V Quantité de chaleur produite par le plasma Qplasma=I.V [Watt=J/s] =2,5x104 J/s =1,5ex105 J/min Il est à noter que, du fait que la tête chauffée à haute température par l'émission d'un jet de plasma est refroidie par de l'eau de refroidissement, l'analyse de conduction thermique de la tête ne peut pas être réalisée sans que la quantité de chaleur absorbée par l'eau de refroidissement (veau) soit préalablement obtenue. Par conséquent, pour obtenir Qeau, l'élévation de température moyenne 5T a été fixée à 12"C (valeur mesurée). Plus précisément, des thermocouples ont été placés dans les lignes (d'entrée et de sortie) d'eau de refroidissement pour mesurer les températures de l'eau de refroidissement pendant l'émission de jet de plasma. La différence de température entre les lignes (d'entrée et de sortie) de l'eau de refroidissement était 12"C immédiatement après et également 3 minutes après le début de l'émission du jet de plasma. Par conséquent, on a calculé Qeau en fixant 5T à 12 C. La figure 6 montre un point analytique P sur la tête A à refroidissement direct. La figure 7 montre des résultats d'une analyse de température au point analytique P sur la tête A pendant l'émission de jet de plasma pour différentes valeurs de L (distance du centre de la buse au point analytique P), à savoir 1,56 millimètre, 2,5 millimètres, 3,5 millimètres, 4,5 millimètres, 5,5 millimètres et 6,0 millimètres. Comme le montre clairement la figure 7, quand la distance par rapport au centre de la buse (c'est-à-dire au centre du jet de plasma) augmente, la température de la tête devient plus basse; la température de la tête atteint environ 4000C à la position la plus proche du jet de plasma. La figure 8(a) montre les résultats d'une analyse dans laquelle la température de la tête A et la température de l'eau de refroidissement ont été fixées arbitrairement, et le temps nécessaire à la tête A pour atteindre une température égale à la température de l'eau de refroidissement (c'est-àdire rendement ou vitesse de refroidissement) a été analysé. Dans le graphique de la figure 8(a), l'axe des abscisses représente le temps en secondes, et l'axe des ordonnées représente la température en OC. Le graphique montre les variations de température aux points analytiques 1, 2, 3, 4 et 5 montrés sur la figure 8(b). Comme montré sur la figure 8(a), en chacun des points analytiques, la température de la tête A devient égale à la température de l'eau de refroidissement en 0,37 seconde. Ensuite, on a mesuré effectivement la température finale de la tête en utilisant un thermocouple pour confirmer la fiabilité des résultats d'analyse (données d'entrée). En conséquence, on a obtenu les résultats montrés sur la figure 9. La figure 10 est un graphique montrant les résultats de mesures superposées sur le graphique de la figure 7. Comme on le comprend d'après la figure 10, les courbes analytique et mesurée de variations de température ont une pente semblable. Il a donc été confirmé que les données d'entrée et la technique analytique utilisée pour analyser la tête A à refroidissement direct étaient saines. Dans l'analyse de la conduction thermique dans une tête à refroidissement indirect, si les résultats de l'analyse sont identiques à ceux de la tête A à refroidissement direct, c'est-à-dire si la vitesse de refroidissement est égale à 0,37 seconde, il est possible de prédire qu'un jet de plasma stable peut être obtenu, même avec la tête à refroidissement indirect, et que l'usure de la tête sera extrêmement faible. En revanche, si la vitesse de refroidissement est plus lente que 0,37 seconde, il est impossible de juger du niveau de vitesse de refroidissement qui devra être atteint pour obtenir un jet de plasma stable et pour minimiser l'usure de la tête. Par conséquent, afin de saisir au préalable une vitesse de refroidissement à laquelle un jet de plasma stable peut être obtenu et l'usure de la tête est suffisamment faible, on a produit une tête B du type à refroidissement direct ayant un rendement de refroidissement réduit à un certain niveau, en tant que tête simulant le système de refroidissement indirect, et on a obtenu une vitesse de refroidissement conformément au code d'analyse thermique. Il est à noter que la tête B du type à refroidissement direct ayant un rendement de refroidissement réduit à un certain niveau a été formée de telle sorte que, comme montré sur la figure 11, le passage (volume) de circulation d'eau de refroidissement dans la tête a été réduit d'environ 2,5 cm3 (tête A : voir figure 2) à environ 1,5 cm3 (tête B). Dans un essai utilisant la tête B, on a obtenu un jet de plasma stable. Les résultats d'une analyse de température de la tête B pendant l'émission de jet de plasma par le FINAS ont révélé que, comme montré sur la figure 12, la température à l'extrémité distale de la tête B était 907,20C, c'est-à- dire qu'elle atteignait un niveau proche du point de fusion de la tête B (la même que celle de la tête A), c'est-à-dire 980"C. Une analyse de rendement de refroidissement a révélé que le temps nécessaire à la tête B pour atteindre une température égale à la température de l'eau de refroidissement était 1,64 seconde, c'est-à-dire environ 4,5 fois plus long que le temps nécessaire pour la tête A ayant un volume de passage de circulation d'eau de refroidissement d'environ 2,5 cm3. De ce fait, on considère que le rendement de refroidissement d'une tête à refroidissement indirect doit être dans l'intervalle de 0,37 seconde à 1,64 seconde de manière à obtenir un jet de plasma stable, et que la tête est chauffée au rouge et fond en quelques secondes après le début de l'émission d'un jet de plasma. (ii) Modélisation d'une tête à refroidissement indirect On a constaté que, quand le système de refroidissement indirect est adopté comme système de refroidissement de tête, la tête à refroidissement indirect décrite ci-dessus produite sur une base expérimentale est incapable de transférer suffisamment la chaleur de la gaine de buse à la tête en partie du fait que la partie qu'il faut refroidir (c'est-à- dire la partie de resserrement de buse) est du type vissé. Par conséquent, pour améliorer le rendement de transfert de chaleur à partir de la gaine de buse, on peut concevoir les démarches suivantes 1 Réaliser la gaine de buse dans le même matériau que la tête. 2 Améliorer le rapport de contact surfacique entre la tête et la partie de resserrement de buse de la gaine de buse. Par conséquent, on a développé un modèle amélioré quant à la manière de monter la tête sur la gaine de buse et quant au rapport de contact surfacique entre la gaine de buse et la tête en formant la gaine de buse, qui était précédemment réalisée en laiton, en utilisant un alliage Cu-Zr, qui est le même matériau que celui de la tête. La figure 13 est un schéma illustrant une tête développée conformément à la présente invention. Une tête 30 à refroidissement indirect mise au point est montée sur une gaine de buse 31 refroidie à la périphérie de la portion de resserrement de buse de celle-ci. La tête 30 est en contact avec la gaine de buse 31 en une partie de contact surfacique 34 de celle-ci. Pour améliorer le rapport de contact surfacique entre la tête 30 et la gaine de buse 31, le diamètre interne de la gaine de buse 31 et le diamètre externe de la tête 30 sont réduits progressi de 0,78 seconde pour un rapport de contact surfacique de 100%. Quand le rapport de contact surfacique est de 70 à 80%, le rendement de refroidissement de la tête est de 0,96 seconde. Comme indiqué plus haut, le rendement de refroidissement nécessaire pour le système de refroidissement indirect est dans l'intervalle de 0,37 seconde à 1, 64 seconde. Par conséquent, il est confirmé que la tête modèle à refroidissement indirect selon la présente invention ayant un rendement de refroidissement de 0,78 à 0,96 seconde est capable de fournir un jet de plasma stable. (iv) Production d'une torche à refroidissement indirect On a ensuite produit une torche à jet de plasma à refroidissement indirect sur la base des résultats d'analyse décrits dans le chapitre (iii) ci-dessus et du modèle de tête à refroidissement indirect montré sur la figure 13. La torche ainsi produite est montrée sur la figure 14. Dans la torche à jet de plasma montrée sur la figure 14, la gaine de buse 31 est réalisée dans le même alliage Cu-Zr que celui de la tête 30. Les parties de contact surfacique 34 de la tête 30 et de la gaine de buse 31 sont inclinées à un rapport de conicité de 1/50. Dans le cas où la tête et la gaine de buse sont réalisées dans le même matériau et où les parties ajustées des deux éléments sont inclinées, la tête et la gaine de buse sont susceptibles d'adhérer fortement l'une à l'autre de telle sorte que la tête, qui est une pièce consommable, ne peut pas être détachée de la gaine de buse. Par conséquent, l'une ou l'autre des parties de contact de la tête 30 et de la gaine de buse 31 (dans le cas présent, la partie de contact de la gaine de buse 31) est munie d'un revêtement d'Ag 35 de 5 micromètres d'épaisseur. Ainsi, un métal de type différent est interposé entre les parties ajustées de la tête 30 et de la gaine de buse 31, réduisant ainsi le risque d'une impossibilité de détacher la tête 30 de la gaine de buse 31. Il est à noter que Ag est un matériau ayant la conductivité thermique la plus élevée parmi les métaux ; par conséquent, le revêtement d'Ag 35 n'a aucun effet sur le rendement de transfert de chaleur de la gaine de buse 31 à la tête 30. De plus, un insert isolant (céramique) est interposé entre la gaine de buse 31 et une électrode 32 pour isoler ces éléments l'un de l'autre. Il est à noter que le numéro de référence 37 de la figure 14 indique un intermédiaire (résine polyimide) et que le numéro de référence 38 indique une unité d'alimentation montée sur l'avant de la torche. Le numéro de référence 39 indique un câble d'arc pilote. Un tuyau de gaz plasma (non représenté) est disposé autour du câble d'arc pilote 39. La production d'une tête ayant un rapport de contact surfacique de 90 à 100% par rapport à la gaine de buse donne lieu à un problème de coût (sur 100 têtes fabriquées, environ 20 seulement ont un rapport de contact surfacique de 90 à 100% compte tenu de la précision de l'usinage en production). On peut imaginer d'augmenter l'angle de cône de manière à augmenter le rapport de contact surfacique. Cependant, si l'inclinaison a un angle de cône excessivement élevé, il est probable que la tête montée dans la gaine de buse adhérera fortement à celle-ci et sera impossible à retirer (si une pression hydraulique ou analogue est utilisée, la tête peut être détachée de la gaine de buse même dans un tel cas ; cependant, la surface inclinée peut être endommagée). Par conséquent, selon un mode de réalisation préféré, une torche à jet de plasma à refroidissement indirect doit avoir un rapport de conicité de 1/50, pour lequel il est possible d'assurer la précision d'usinage requise en production, et doit avoir un rapport de contact surfacique de 80%, pour lequel un jet de plasma stable peut être obtenu. (v) Confirmation des performances Des essais ont été effectués pour confirmer les performances de la torche à jet de plasma à refroidissement indirect selon la présente invention en ce qui concerne la capacité à émettre un jet de plasma stable et la capacité de découpage. I1 en est résulté la possibilité pour la torche à jet de plasma à refroidissement indirect d'émettre un jet de plasma stable comme montré sur la figure 15. Les résultats de la confirmation de la capacité à découper un métal (SUS304) ont révélé que la torche à jet de plasma à refroidissement indirect était capable de découper une plaque métallique ayant une épaisseur d'environ 35 millimètres à la condition que le courant de découpage soit 250 A, que le recul [c'està-dire la distance entre l'extrémité distale de la torche (tête) et la surface de la pièce à travailler] soit de 5 millimètres, et que la vitesse de découpage soit de 1 millimètre/seconde. Ainsi, comme montré sur la figure 16, la capacité de découpage de la torche à jet de plasma à refroidissement indirect était environ 20% inférieure à la capacité de découpage de la torche à jet de plasma à refroidissement direct (capable de découper une plaque métallique ayant une épaisseur de 45 millimètres dans les mêmes conditions). Cependant, si on considère que la torche à jet de plasma à refroidissement indirect présente des limitations (en termes de conduction thermique, de structure, de précision d'usinage en production, etc) du fait que le refroidissement de la tête est effectué à travers le métal (gaine de buse), et qu'il existe également une limite à l'effet de striction thermique obtenu par la tête à refroidissement indirect, les performances de la torche à jet de plasma à refroidissement indirect peuvent être considérées comme suffisantes pour un usage pratique. Ainsi, la présente invention fournit les avantages suivants 1 Un jet de plasma stable peut être obtenu en spécifiant la durée de refroidissement de la tête dans l'intervalle de 0,37 seconde à 1,64 seconde. 2 En considération de la précision d'usinage en production, il est préférable que le rapport de contact surfacique entre la tête et la gaine de buse soit fixé à 80%. Avec ce rapport de contact surfacique, il est possible d'obtenir le même rendement de refroidissement (0,96 seconde) qu'avec un rapport de contact surfacique de 90%. 3 I1 est possible d'obtenir un jet de plasma stable en produisant une tête et une gaine de buse (réalisée dans le même matériau que la tête) telles que leurs parties en contact sont inclinées pour augmenter le rapport de contact surfacique entre la tête et la gaine de buse à 70% ou plus, et en munissant l'une au moins des parties de contact d'un revêtement d'Ag de 6 micromètres d'épaisseur pour interposer un métal de type différent entre les parties de contact de la tête et de la gaine de buse. 4 Avec la mise en oeuvre d'un système de refroidissement indirect pour le procédé de découpage par jet de plasma, il n'y a plus de fuites d'eau de refroidissement même pendant une opération de remplacement de pièces consommables telles que des têtes. On obtient ainsi une amélioration de la maintenance. De plus, il devient possible d'éviter une contamination radioactive de l'eau de refroidissement. 5 La torche à jet de plasma à refroidissement indirect rend possible l'obtention d'un jet de plasma stable équivalent au jet de plasma obtenu avec la torche à jet de plasma à refroidissement direct. I1 est aussi possible de découper une plaque métallique (SUS304) ayant une épaisseur d'environ 35 millimètres à la condition que le courant soit de 250 A, le recul de 5 millimètres et la vitesse de découpage de 1 millimètre/seconde. Revendications 1. Torche à jet de plasma à refroidissement indirect du type dans lequel une tête (30) présentant une buse pour émettre un jet de plasma est montée sur une gaine de buse (31) à travers laquelle circule de l'eau de refroidissement (33), et une décharge électrique est induite entre ladite tête et une électrode (32) s'étendant à travers ladite gaine de buse jusqu'au voisinage de ladite tête, ionisant ainsi un gaz neutre et émettant un jet de plasma à travers ladite buse, caractérisée en ce que ladite tête est mise en contact surfacique avec ladite gaine de buse pour les fixer l'une sur l'autre, et que des parties de contact de ladite tête et de ladite gaine de buse sont inclinées. 2. Torche selon la revendication 1, dans laquelle lesdites parties de contact sont inclinées selon un rapport de conicité de 1/50. 3. Torche selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle le rapport de contact surfacique desdites parties de contact est 70% ou plus. 4. Torche selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ladite tête et la dite gaine de buse sont réalisées dans le même matériau, et l'une au moins des parties de contact de ladite tête et de ladite gaine de buse est munie d'un revêtement d'Ag.