Brevet FR2803393A1 — publié le 20010706

DISPOSITIF DE SURVEILLANCE DE COLIS ASSURANT L'ENTREPOSAGE DE DECHETS HAUTEMENT RADIOACTIFS La présente invention se rapporte à un dispositif de surveillance colis assurant l'entreposage de déchets hautement radioactifs. Les déchets hautement radioactifs (combustible irradié), provenant du coeur de réacteurs nucléaires, sont généralement stockés dans colis de confinement entreposés dans des grottes à grande profondeur, pendant de très longues durées (dépassant généralement cent ans). Ces colis comportent une première enceinte ou enveloppe intérieure metallique par exemple, au contact de ces matières radioactives et emplie d'un gaz tel que l'hélium, l'argon ou un autre gaz neutre, entourée à distance une seconde enceinte ou enveloppe, en béton ou acier par exemple, l'intervalle entre ces deux enceintes étant rempli d'un autre gaz (de l'air exemple). Afin de détecter d'éventuelles fissures de la première enceinte, on prelève une petite quantité de cet autre gaz, qui est analysée dans un poste d'analyse distant. Une telle procédure est intrusive , c'est-à-dire qu'elle nécessite le perçage de la seconde enceinte et la fixation d'un sytème de type STAUBLI sur cette enceinte, et le prélèvement d'une certaine quantité de gaz. En outre, elle nécessite des opérations de maintenance préventive (surveillance des matériels de prélèvement, dépollution éventuelle ... ). Ces inconvénients rendent la surveillance des colis onéreuse et complexe, d'autant plus que les lieux de stockage renferment généralement grand nombre de tels colis. De plus, ce procédé de surveillance ne permet pas de surveillance en temps réel du fait que les opérations de prélèvement et d'analyse sont relativement longues. La présente invention a pour objet un dispositif de surveillance de colis de stockage de déchets hautement toxiques, en particulier radioactifs, soit simple, peu onéreux, non intrusif, et qui permette une surveillance automatique en temps réel. Le dispositif de surveillance conforme à l'invention comporte un dispositif de mesure optique spectrométrique, extérieur au colis, relié optiquement au colis et mesurant, à travers au moins une fenêtre de l'enveloppe extérieure, la composition du gaz présent entre les deux enceintes. Selon un aspect de l'invention, le dispositif de mesure optique comporte une diode laser. La présente invention sera mieux comprise ' la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue partielle en coupe d'un dispositif de surveillance de l'art antérieur, et - la figure 2 est une vue partielle en coupe d'un dispositif de surveillance conforme à l'invention. L'invention est décrite ci-dessous en référence à la surveillance colis contenant des déchets hautement radioactifs mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à cette seule application, qu'elle peut être mise en oeuvre dans d'autres domaines pouvant présenter du danger pour le personnel impliqué dans ces domaines. Ces domaines sont ceux pour lesquels on doit soit surveiller la qualité d'un ou de plusieurs gaz, soit la qualité d'un gaz auxiliaire qui permet de surveiller indirectement un phenomène influençant ce gaz auxiliaire et qu'il serait dangereux, difficile ou impossible à surveiller directement. II s'agit en particulier d'un phénomène mettant en ceuvre ou pouvant produire des produits toxiques. On a représenté en figure 1, de façon simplifiée, une galerie souterraine 1 dans laquelle sont entreposés des colis contenant des déchets hautement radioactifs tels que des combustibles irradiés. Un seul colis, réferencé 2, a été partiellement représenté sur cette figure. Le colis 2 est formé d'une enveloppe de confinement extérieure 3 et d'une enveloppe de confinement intérieure 4. L'enveloppe 3 entoure à distance l'enveloppe 4, et l'espace 5 compris entre ces deux enveloppes est rempli d'air ou d'un autre Des déchets radioactifs 6 sont disposés dans l'enceinte 4 et baignent dans un gaz 7 neutre, tel que de l'hélium ou un autre gaz. Une conduite 8 traverse la paroi supérieure de l'enveloppe 3 et se termine par une vanne (ou electro-vanne) 9 fixée à la face supérieure de cette paroi supérieure. Un dispositif de raccordement 10, de type Staubli est relié à la sortie de la vanne 9. Ce dispositif 10 coopère avec un raccord correspondant 11 fixé sur une platine 12 mobile verticalement sous l'action d'un moteur 13. Un capteur de position 14, fixé à la platine 12, coopère avec un élément de référence 15, fixé sur la face supérieure de la paroi supérieure de l'enveloppe 3, pour déterminer la position verticale de la platine 12. Au repos, c'est-à-dire en dehors des périodes de prélèvement et de mesure de l'air contenu dans l'espace 5, la platine est éloignée de l'enceinte 3. Pour effectuer des mesures, on rapproche la platine 12 de l'enceinte 3 jusqu'à ce que les raccords 10 et 11 soient enclenchés (ce qui est déterminé par le capteur avec l'aide de l'élément 15). La sortie du raccord 11 est reliée par conduite 16 à un réservoir amovible 17 disposé dans une galerie de maintenance 18 longeant, à une distance suffisante, la galerie d'entreposage 1. Le personnel de maintenance collecte le réservoir 17, après son remplissage par le gaz prélevé et l'emporte jusqu'au lieu d'analyse. caméra de surveillance 19 est disposée dans la galerie 1 pour surveiller particulier le fonctionnement de la platine 12 et des éléments qu'elle porte. On a représenté en figure 2, de la même manière, les galeries 1 et 18 et les mêmes éléments que ceux de la figure 1 y sont affectés des mêmes références numériques. L'enceinte contenant les déchets radioactifs est référencée 2', car son enveloppe extérieure 3' est légèrement différente celle, référencée 3, de la figure 2. Les éléments 4 à 7 et 19 sont les mêmes que ceux de la figure 1. L'enveloppe 3' a été modifiée de la façon suivante par rapport a l'enveloppe 3. Sa paroi supérieure n'est plus traversée par aucune conduite, tandis que sa paroi latérale est percée à sa partie supérieure d'une petite ouverture hermétiquement obturée par une fenêtre optique 21. Cette fenêtre 21 est réalisée en un matériau limitant le rayonnement radioactif des éléments 6, tout en étant transparent au rayonnement laser d'une diode laser (décrite ci-dessous). Ce matériau est, par exemple, un verre optique au plomb. Une extrémité d'une fibre optique 22 est placée face à la fenêtre 21, pres de celle-ci, de façon à diriger le rayonnement laser qu'elle véhicule perpendiculairement à la paroi latérale de l'enveloppe 3' dans laquelle est insérée la fenêtre 21. Une surface réfléchissante 23, par exemple un miroir, fixée ou formée sur la paroi latérale 21, de façon à réfléchir le faisceau laser issu de ladite extrémité de la fibre 22 vers cette même extrémité. L'autre extrémité de la fibre 22 débouche dans la galerie 18 et est disposee vis-à-vis de la face de sortie de faisceau d'une diode laser 24. Cette diode laser 24, adaptée aux caractéristiques du gaz à mesurer, est disposée dans une enceinte thermostatée 25 dans laquelle est disposé un dispositif calibration (non représenté) contenant un gaz témoin, identique au gaz présent entre les deux enveloppes du colis, ainsi qu'une photodiode 26 faisant partie d'un circuit (non représenté) d'alimentation et de régulation la puissance d'émission de la diode 24, cette photodiode recevant une petite partie du faisceau de sortie de la diode 24. Cette diode laser 24 est modulée de façon à faire varier sa longueur d'onde d'émission. La diode laser 24 est utilisée de la façon suivante, spectroscopie d'absorption. Chaque gaz présente un spectre de raies d'absorption constituant une signature précise de sa nature. Dans un mélange gazeux, il est toujours possible d'isoler une raie d'absorption spécifique du gaz à détecter, cette raie n'interférant pas avec les raies des autres gaz du mélange. Ainsi, si on dispose d'une source monochromatique accordable en longueur d'onde et dont le faisceau traverse le mélange à analyser, on peut, à l'aide d'un photodétecteur (non représenté) recueillant le faisceau après traversée du mélange, déceler la présence du gaz par atténuation même extinction) du signal optique correspondant à la raie d'absorption ce gaz. La diode 24 peut être du type DFB ou DBR (à résonateur Bragg intégré). Une telle diode a une émission que l'on peut considérer comme monochromatique (sa largeur de raie est inférieure à 10 MHz), et sa puissance d'émission est suffisante (de l'ordre de quelques Son faisceau d'émission est spatialement monomode, donc collimatable, accordable longueur d'onde sur une plage de plusieurs Angstrôms, ce qui lui permet de balayer toutes les longueurs d'onde susceptibles de correspondre ' celles des raies d'un mélange gazeux. Dans le cas présent, il s'agit de surveiller d'éventuelles fuites de l'hélium 7, traduisant l'apparition de fissures dans l'enveloppe intérieure 4. Si de telles fuites se produisaient, le dispositif de mesure décrit ci-dessus détecterait la présence d'hélium dans l'air de l'espace 5 (qui n'en contient pas en temps normal). dispositif de la présente invention permet ainsi d'effectuer des mesures ' situ (c'est-à-dire sans aucun prélèvement de gaz) en continu, avec un temps de réponse très court (inférieur à 1 seconde), et sans aucune influence sur milieu surveillé, et ce, de façon fiable, avec une grande précision, avec une très longue durée de vie (le contrôle du dispositif de mesure et son remplacement éventuel sont simples et rapides), du fait que l'enceinte 25 les circuits associés sont facilement accessibles dans la galerie 18, alors que les éléments de mesure se trouvant dans la galerie 1, à savoir la fibre optique 22 et le miroir 23 ont une durée de vie pratiquement supérieure à la durée de dangerosité des éléments radioactifs 6. REVENDICATIONS 1. Dispositif de surveillance de colis assurant l'entreposage de dechets hautement toxiques, ces colis comportant au moins deux enveloppes (3', 4) dont l'une (3') renferme l'autre en laissant subsister un espace entre elles (5), cet espace contenant un gaz, caractérisé par le fait 'il comporte un dispositif de mesure optique spectrométrique (24, 25, extérieur au colis, relié optiquement (22) à l'enceinte (2') et mesurant a travers au moins une fenêtre (21) de l'enveloppe extérieure de l'enceinte la composition du gaz présent entre les deux enveloppes de l'enceinte. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de mesure optique comporte une diode laser (24) et un photodétecteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif de mesure optique est relié optiquement au colis par au moins une fibre optique (22) aboutissant devant la fenêtre (21). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait dispose sur la face intérieure de la paroi de l'enveloppe extérieure, -à-vis de la fenêtre, une surface réfléchissante (23). 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la diode laser est disposée dans une enceinte thermostatée (25) et régulée en puissance d'émission. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait l'enceinte thermostatée comporte un dispositif de calibration contenant gaz témoin. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les déchets sont des déchets radioactifs.