Brevet FR2765343A1 — publié le 19981231

ENCEINTE DE CONTRÔLE DE L'ABSENCE DE RADIOACTIVITE D'OBJETS Dans un environnement de possible contamination nucléaire, telle une centrale nucléaire, certaines zones accessibles au personnel contiennent des produits radioactifs, souvent liquides, qui risquent d'éclabousser et donc de contaminer le personnel ou des objets, tels qu'outils, qu'il utilise. En sortie de la zone, la blouse de protection reste au vestiaire pour être contrôlée à cet effet. On contrôle en outre l'absence de contamination des outils utilisés que le personnel emporte. Ce contrôle est nécessaire pour éviter que l'outil, hors d'une zone chaude, ne reste une source radioactive. Les objets sont contrôlés de façon classique par un compteur de particules et on n'autorise leur sortie de la zone à risque que si un seuil de comptage n'est pas dépassé. Cependant, les produits radioactifs de la zone chaude, situés à proximité du compteur, ajoutent leurs émissions à celle de l'objet dont on veut contrôler l'absence d'émission, si bien qu'il faut protéger le compteur en le plaçant avec l'objet dans une enceinte en plomb. Celle-ci est coûteuse et présente une masse très importante, difficile à déplacer si le besoin s'en présente. La présente invention vise à s'affranchir de ces inconvénients. A cet effet, l'invention concerne une enceinte de mesure de la radioactivité d'objets soumis à une contamination radioactive, comportant des moyens de détection de rayonnements ionisants commandant des moyens de traitement des détections, enceinte caractérisée par le fait qu'elle comporte des parois transparentes au rayonnement et les moyens de détection sont agencés pour entourer un objet disposé dans l'enceinte. Ainsi, un rayonnement d'origine externe traverse les moyens de détection deux fois, contrairement à un rayonnement issu d'un objet à analyser. Le mérite de la demanderesse a été de s'apercevoir du fait que la loi générale à satisfaire était d'associer des parités de détection différentes aux rayonnements interne et externe, et que la solution spécifique de l'art antérieur de blindage, associant "zéro" détection au rayonnement externe, pouvait être remplacée par une solution à deux détections, sans blindage. Avantageusement, les parois de l'enceinte forment les moyens de détection et assurent même une détection omnidirectionnelle. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée de l'enceinte de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente schématiquement en perspective l'enceinte de l'invention, - la figure 2 est une vue détaillée en perspective d'un détecteur de rayonnements, - la figure 3 est un schéma fonctionnel de l'enceinte, et - la figure 4, formée des figures 4A, 4B, 4C, 4D, 4E et 4F, illustre la détection des rayonnements en fonction du temps t. L'enceinte représentée comporte ici six parois, opposées deux à deux et formant une enveloppe, ici parallélépipédique rectangle, à savoir des parois frontale 1, de dessus 2, arrière 3, de fond 4, latérales 5 et 6. Les parois 5 et 6 forment chacune une porte de l'enceinte. Cette dernière est en fait scellée, par ses parois 1 à 4, dans un mur séparant une zone chaude, de centrale nucléaire, vis-à-vis de l'extérieur, ici un vestiaire pour les blouses de protection du personnel. C'est donc un sas, à entrée par la porte 5 d'introduction, et sortie par la porte 6 d'extraction dans la mesure où l'objet 10 à contrôler n'est pas radioactif au-delà d'un seuil maximal déterminé. Le contrôle de personnes n'est cependant pas à exclure. Au moins deux des parois 1 à 6, ici toutes les parois, constituent chacune un élément sensible aux rayonnements qui appartient à ensemble de détection 9, ici omnidirectionnel, entourant l'objet 10. Dans cet exemple, l'ensemble de détection 9 (fig. 3) comporte en fait une pluralité de six sous-ensembles à détecteursamplificateurs semblables 15, 25, 35, 45, 55, 65, correspondant à chaque paroi respective 1 à 6. I1 a été dessiné deux trajets 16, 17 de particules externes de rayonnement ambiant traversant respectivement les parois 2, 4 et 6, 2 de l'enceinte, tandis que le corps 10 émet deux particules de trajectoires respectives 18 et 19 atteignant respectivement les parois 2 et4. La figure 2 représente le sous-ensemble 15 de détection de la paroi 1, ainsi que cette paroi 1. La paroi 1 comporte un matériau transducteur détecteur des rayonnements de radiations ionisantes, ici une couche 11 de plastique qui engendre des photons lorsqu'une particule de rayonnement ionisant interagit avec le plastique et les émet dans la couche. Afin d'éviter le bruit photonique dû à la lumière ambiante, la couche détectrice 11 est ici disposée entre deux couches 12 et 13, ici métalliques, opaques aux photons lumineux mais suffisamment fines pour être transparentes aux particules ss et aux photons : Le détecteur 15 comporte un photo-multiplicateur 14, associé à une alimentation non représentée, qui est intégré à la paroi 1 en étant disposé sur la tranche de la couche de plastique 11 pour en amplifier le rayonnement photonique avant de transmettre le signal impulsionnel correspondant à un ensemble commun 20 de traitement des impulsions de détection (fig. 3), qui commande le verrouillage d'une porte d'accès à l'enceinte, ici la porte 6 de sortie. Ainsi, dans cet exemple, l'enceinte comporte des parois et, en outre, hormis leur fonction mécanique, elles ont une fonction de détection des rayonnements. L'ensemble de détection 9 est ainsi intégré aux parois 1 à 6 et celles-ci forment les moyens de détection. Le fonctionnement de l'enceinte va maintenant être expliqué plus en détails. L'objet 10 à contrôler ayant été introduit dans l'enceinte par la porte 5, associée ici à un détecteur de présence d'objet 10 ou un détecteur de fermeture de la porte 5, non représentés, lance un temporisateur de l'ensemble de traitement 20. Ce dernier n'accepte l'ordre que si la porte de sortie 6 est fermée et un objet 10 détecté. En pratique ici, l'ensemble 20 commande aussi le verrouillage de la porte d'entrée 5 pour que celle-ci ne puisse être ouverte que lorsque la porte de sortie 6 est fermée. Toute particule de rayonnement ionisant atteignant une paroi 1 à 6 y engendre un certain nombre de photons qui sont partiellement détectés, après photomultiplication, dans le photomultiplicateur (14) photomultiplicateur. L'impulsion, ici électrique, traduisant chaque détection est transmise à l'ensemble de traitement 20. I1 s'agit d'intégrer les diverses détections pour obtenir, en fin de temporisation, un résultat cumulé qui est comparé à un seuil maximal de radioactivité, afin de ne déverrouiller la porte de sortie 6 qu'en dessous du seuil et, sinon, de déverrouiller la porte d'entrée 5. L'intégration ci-dessus intervient ici de façon numérique, par comptage des impulsions. L'ensemble de traitement 20 comporte une base de temps 21 à haute résolution permettant d'associer chaque impulsion à son instant d'arrivée. Les figures 4A à 4F illustrent l'état de sortie respectif (amplitude A) des six détecteurs 15... 65 en fonction du temps t. Afin d'éliminer les paires d'impulsions correspondant à une particule (16; 17) traversant l'enceinte de part en part, donc d'origine parasite, externe, l'ensemble 20 comporte un circuit 23 d'analyse temporelle par fenêtre recevant les diverses impulsions des six détecteurs (1-6) à travers un circuit concentrateur 22 qui additionne, ou mélange, au fil de l'eau les six signaux de sortie des photomultiplicateurs comme 14. A chaque réception d'une impulsion comme 71, le circuit 23 ouvre une fenêtre temporelle 40 de durée déterminée, dans l'attente d'une seconde impulsion éventuelle. Cette durée correspond au temps de traversée de l'enceinte, dans sa plus grande dimension, par une particule détectable. En pareil cas (74), le circuit 23 élimine les deux impulsions 71 et 74 et, sinon, fournit une impulsion numérique de comptage à un compteur aval 24, car il s'agit alors d'une particule émise par l'objet 10. Les six détecteurs 15, ...65 auraient pu, dans un autre exemple de réalisation, ne constituer qu'un détecteur unique, avec par exemple une feuille plastique détectrice unique, donc courbe et de forme quelconque entourant au moins partiellement l'objet 10, formant guide de lumière et associée à un unique photomultiplicateur. Comme cependant, ici, les six détecteurs 15, 25,... 65 sont séparés, on exploite cette séparation par une corrélation entre les impulsions de paires de détecteurs opposés: 15 et 35, 25 et 45, 55 et 65. En effet, les deux impulsions engendrées respectivement dans ceux-ci par une particule externe présentent obligatoirement un espacement temporel proportionnel à la distance entre les deux détecteurs, comme 15 et 35, et inversement proportionnel à la vitesse de la particule. Une telle particule engendrera donc deux impulsions 71, 74 séparées par, au moins, une durée de seuil minimal 41 (traversée perpendiculaire à deux des parois 1 à 6 considérées) et, au plus, une durée maximale (traversée la plus en oblique). Dans le cas des parois latérales 5, 6, ici mutuellement les plus éloignées, cette durée maximale correspond au seuil maximal 40 du circuit 23. De ce fait, le circuit 23 valide deux détections (71 et 73) par des détecteurs opposés (15, 35), séparées par un intervalle de temps inférieur au seuil minimal 41 associé à cette paire de détecteurs, c'està-dire que l'élimination prévue est inhibée, pour une acceptation inconditionnelle. Par contre, si l'on remplaçait l'impulsion 73, du détecteur 35 opposé au détecteur 15, par une impulsion 72 de tout autre détecteur, ici 65, donc adjacent au détecteur 15, le seuil minimal 41 ne serait plus significatif du fait de cette adjacence et les impulsions 71 et 72 seraient éliminées. L'impulsion 75 du détecteur 45 est par contre précédée d'un intervalle de temps 40 (non reporté) exempt d'impulsion, si bien que les impulsions 71 à 74 qui la précèdent ne peuvent en affecter la validation. Dans le cas général, en présence d'un nombre impair d'impulsions pendant l'intervalle maximal 40, comme 71, 73, 74, on élimine le nombre pair d'impulsions correspondant et fait glisser sur la dernière (74) le début de l'intervalle 40 pour la conserver si l'impulsion suivante (75) est en dehors de celui-ci. Dans une configuration minimale, la détection du rayonnement extérieur peut être effectuée par une couche détectrice (11) entourant au moins partiellement l'objet 10. Dans ce cas, seul est détecté un pourcentage du rayonnement externe, déterminé par la forme de la couche (angle solide pour lequel il y a deux détections). Les moyens de traitement peuvent alors, à partir de ce pourcentage déterminé et des détections correspondantes, estimer un nombre de paires de détections du rayonnement externe total pour les rejeter en les retranchant des détections traitées. REVENDICATIONS 1 - Enceinte de mesure de la radioactivité d'objets soumis à une contamination radioactive, comportant des moyens (9) de détection de rayonnements ionisants commandant des moyens (20) de traitement des détections, enceinte caractérisée par le fait qu'elle comporte des parois (1 - 6) transparentes au rayonnement et les moyens de détection (9) sont agencés pour entourer un objet (10) disposé dans l'enceinte. 2 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de détection (9) sont agencés pour assurer une détection omnidirectionnelle. 3 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle les moyens de détection (9) sont associés à au moins deux parois opposées (1, 3). 4 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les moyens de détection (9) sont intégrés aux parois (1 - 6) de l'enceinte. 5 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon la revendication 4, dans laquelle les parois de l'enceinte forment les moyens de détection (9). 6 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon la revendication 5, dans laquelle les parois comportent une couche (11) d'un matériau détecteur photoémetteur. 7 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon la revendication 6, dans laquelle la couche photoémettrice (11) est disposée entre deux couches (12, 13) opaques aux photons lumineux. 8 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les moyens de traitement (20) sont agencés pour rejeter un nombre de paires de détections déterminé en fonction du nombre de détections séparées par un intervalle de temps inférieur à un seuil maximal (40). 9 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon la revendication 3, dans laquelle les moyens de traitement (20) sont agencés pour accepter inconditionnellement toute paire d'impulsions provenant respectivement des détecteurs opposés (1, 3) et séparées par un intervalle de temps inférieur à un seuil déterminé (41). 10 - Enceinte de mesure de la radioactivité selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle les moyens de traitement (20) sont agencés pour commander une porte (6) d'accès à l'objet (10). 11.- Enceinte de mesure de la radioactivité selon l'une des revendications 1 à 10, comportant un détecteur de présence de l'objet (10) agencé pour commander les moyens de traitement (20).