Brevet FR2812939A1 — publié le 20020215

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection et d'enregistrement d'une température maximale à l'intérieur d'une enceinte fermée. Dans de nombreuses installations comportant des enceintes fer- mées fixes ou mobiles, comme par exemple des fours industriels, des presses pour moule à injecter, des zones de centrales nucléaires dont l'accès est réglementé ou des conteneurs étanches de transport de crayons de combustible de centrale nucléaire, et d'une manière générale, dans des enceintes fermées et destinées à contenir une charge produisant de la chaleur jusqu'à une valeur de température maximale prédéterminée et devant être isolée de l'environnement extérieur pendant une durée indéterminée et variable, il est nécessaire de pourvoir détecter et enregistrer avec précision la température maximale atteinte à la l'intérieur de l'enceinte. De plus, à l'intérieur de ce type d'enceinte, le milieu est confiné et il importe d'effectuer la mesure de température sans intervention humaine et sans aucune chaîne d'acquisition câblée pour recueillir les données à l'extérieur de l'enceinte. Par exemple, dans les conteneurs étanches de transport de crayons de combustible, le dispositif de détection et d'enregistrement doit pouvoir résister à un maintien en température durant une dizaine de jours nécessaires au transport des crayons de combustible vers un centre de traitement et de stockage. Ils doivent supporter des chocs thermiques ainsi que le contact d'un milieu eau/vapeur au moment du refroidissement des crayons de combustible après déchargement. Enfin, les dispositifs de détection et d'enregistrement doivent également être sensibles au milieu fortement irradiant qui règne à l'intérieur de ce genre de conteneurs de transport afin de pouvoir indiquer si le seuil prédéterminé de température n'a pas été franchi au cours du transport. Une solution employée jusqu'à présent consiste à utiliser des peintures dont la couleur change en fonction de la température. Mais, dans le cas d'une utilisation à l'intérieur d'un milieu fortement irradié, les peintures ne résis- tent pas aux radiations et il n'est donc pas possible de pouvoir détecter et enregistrer la température à l'intérieur de l'enceinte. L'invention a donc pour but de d'éviter ces inconvénients en pro- posant un procédé et un dispositif de détection et d'enregistrement d'une température maximale à l'intérieur d'une enceinte fermée qui est simple à mettre à ceu- vre et qui présente toutes les garanties de fiabilité requise pour ce type de matériel et cela quel que soit le milieu dans lequel la détection doit être effectuée, L'invention a donc pour objet un procédé de détection et d'enre- gistrement d'une température maximale à l'intérieur d'une enceinte fermée, destinée à contenir une charge produisant de la chaleur jusqu'à une valeur de température maximale prédéterminée et devant être isolée de l'environnement extérieur pendant une durée indéterminée et variable, caractérisé en ce que - on dispose à l'intérieur de ladite enceinte préalablement ou si- multanément à la mise en place de la charge à isoler, une pluralité d'éléments fusibles ayant chacun une température de fusion propre, la fourchette des températures minimale et maximale de fusion de ces éléments couvrant ladite température maximale prédéterminée, et - on effectue, après l'ouverture de l'enceinte, un contrôle optique ou visuel de l'intégrité des éléments fusibles pour déterminer la valeur maximale de la température atteinte à l'intérieur de ladite enceinte correspondant à la fusion d'un ou de plusieurs éléments fusibles. L'invention a également pour objet un dispositif de détection et d'enregistrement d'une température maximale à l'intérieur d'une enceinte fermée, destinée à contenir une charge produisant de la chaleur jusqu'à une valeur de température maximale prédéterminée et devant être isolée de l'environnement extérieur pendant une durée indéterminée et variable, caractérisé en ce qu'il comprend - une pluralité d'éléments fusibles disposés à l'intérieur de l'en- ceinte et ayant chacun une température de fusion propre, la fourchette des températures minimales et maximales de fusion de ces éléments couvrant ladite température maximale prédéterminée, et - des moyens de contrôle optique ou visuel de l'intégrité des éléments fusibles pour déterminer la valeur maximale de la température atteinte à l'intérieur de ladite enceinte correspondant à la fusion d'un ou de plusieurs éléments fusibles. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les éléments fusibles sont formés par des fils métalliques fusibles à différentes températures disposés les uns au-dessus des autres pour former des échelons d'une échelle, - au moins une échelle est placée dans une capsule témoin renfermant un gaz conducteur de la chaleur, - deux échelles parallèles sont placées dans une capsule témoin renfermant un gaz conducteur de la chaleur, - plusieurs capsules témoins sont placées dans un tube métallique ajouré et séparées les unes des autres par des supports formant entretoises, - la température de fusion des éléments fusibles croît du bas vers le haut de l'échelle correspondante, - les éléments fusibles des échelons sont constitués par des alliages, comme par exemple des alliages de plomb, d'étain et d'argent, - la capsule témoin est en quartz, - le gaz conducteur de la chaleur dans ladite capsule témoin est formé par de l'hélium, - les moyens de contrôle otique sont formés par un faisceau laser, - l'enceinte fermée est constituée par un conteneur étanche de transport de crayons de combustible usé de centrale nucléaire. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un dispositif de détection et d'enregistrement conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la Fig. 1, - la Fig. 3 est une vue schématique du dispositif de détection et d'enregistrement montrant l'enregistrement d'un seuil de température, - la Fig. 4 est une vue schématique en élévation d'un tube métallique contenant plusieurs dispositifs de détection et d'enregistrement conformes à l'invention, - la Fig. 5 est une vue à plus grande échelle et en coupe selon la ligne 5-5 de la Fig. 4. D'une manière générale, le procédé consiste à disposer à l'intérieur d'une enceinte préalablement ou simultanément à la mise en place d'une charge à isoler, une pluralité d'éléments fusibles ayant chacun une température de fusion propre. La fourchette des températures minimale et maximale de fusion de ces éléments couvre la température maximale prédéterminée que la charge peut atteindre à l'intérieur de cette enceinte. Après l'ouverture de l'enceinte, on effectue un contrôle optique ou visuel de la l'intégrité des éléments fusibles pour déterminer la valeur maximale de la température atteinte à l'intérieur de ladite enceinte correspondant à la fusion d'un ou de plusieurs éléments fusibles. En se reportant maintenant aux figures, on va décrire un mode préférentiel de réalisation d'un dispositif de détection et d'enregistrement d'une température maximale, désigné dans son ensemble par la référence 1, et destiné à être utilisé dans une enceinte fermée fixe ou mobile, comme par exemple un conteneur étanche de transport de crayons combustible usé de centrale nucléaire. Ces crayons combustibles provoquent à l'intérieur de l'enceinte une élévation de température jusqu'à une valeur maximale prédéterminée qui doit être contrôlée et enregistrée par le dispositif de détection et d'enregistrement selon l'invention. Pour cela, le dispositif 1 comprend une pluralité d'éléments fusibles 13 formé par des fils métalliques fusibles à des températures différentes et disposés les uns au-dessus des autres pour former des échelons 14 d'une échelle 11. Les échelons 14 de l'échelle 11 sont fixés entre deux tiges verticales et parallèles 12. De préférence, au moins une échelle 11 est placée à l'intérieur d'une capsule témoin 10 étanche réalisée en un matériau transparent, comme par exemple en quartz, et qui renferme un gaz conducteur de la chaleur, comme par exemple de l'hélium. L'échelle 11 est maintenue à l'intérieur de la capsule 10 par des moyens appropriés, non représentés. Selon une variante, la capsule témoin 10 contient deux échelles 11 parallèles, comme représentées à la Fig. 2 Les fils métalliques des éléments fusibles 13 sont constitués par des alliages, comme par exemple des alliages de plomb, d'étain et d'argent et la température de fusion du fil métallique de chaque élément 13 croît du bas vers le haut de l'échelle 11 de façon à ce que le matériau fondu ne tombe pas sur des échelons intacts. L'alliage constituant chaque fil métallique de l'élément fusible 13 est déterminé pour qu'il fonde à une température choisie de telle sorte que dès que la température détectée correspond à la température de fusion d'un fil métallique d'un échelon 13, le fil métallique de cet échelon 13 fond, comme représenté à la Fig. 3. Ce dispositif de détection et d'enregistrement peut être utilisé pour détecter et enregistrer une température maximale dans un conteneur étanche de transport de crayons de combustible usé de centrale nucléaire. En effet, à l'intérieur de ce type de conteneur, les crayons de combustible produisent de la chaleur jusqu'à une valeur de température maximale prédéterminée qui atteint une valeur de l'ordre de 440 C. De ce fait, les éléments fusibles 13 disposés à l'intérieur de ce type de conteneur et ayant chacun une température de fusion propre, sont déterminés pour que la fourchette des températures minimale et maximale de fusion de ces éléments fusibles 13 couvre la température maximale prédéterminée de l'ordre de 440 C. Par exemple, la fourchette des températures de fusion des éléments fusibles 13 est comprise entre 350 et 450 C avec une précision de 10 C. Pour cela et comme représenté à la Fig. 4, plusieurs capsules témoins 10 contenant chacune une ou plusieurs échelles 11 peuvent être placées dans un tube métallique 20 dont la longueur peut être équivalente à celle des crayons de combustible. Les capsules témoins 10 sont empilées les unes au-dessus des autres dans le tube métallique 20 et sont séparées par des supports 21 formant entretoises. Le calage de ces capsules témoins 10 permet d'absorber les dilatations et les chocs thermiques et permet aussi un effet de rotule en cas de déformation de l'ensemble. Le tube métallique 20 ainsi constitué contenant plusieurs capsules étanches 10 est placé à l'intérieur du conteneur de transport de crayons de combustible usé, soit préalablement ou soit simultanément à la mise en place de ces crayons à isoler. Dans ce cas, la température de fusion des éléments fusibles 13 formant les échelons 14 de l'échelle 11 est comprise par exemple entre 350 et 550 C, la température de fusion de ces éléments 13 augmentant par palier de 10 C, Ainsi, lorsque la température à l'intérieur du conteneur atteint 350 C, l'élément fusible 13 de l'échelon inférieur 14 de l'échelle correspondante disposée dans la capsule 10a fond et plus la température à l'intérieur du conteneur croît plus le nombre d'éléments fusibles 13 des échelons 14 fond jusqu'au moment où cette température se stabilise et diminue. Par exemple, si la température à l'intérieur du conteneur atteint 440 C, l'élément fusible 13 de l'échelon dont l'alliage a été constitué pour fondre à cette température de 440 C se rompt ce qui permet par des moyens de contrôle optique ou visuel de pouvoir déterminer la valeur maximale de la température atteinte à l'intérieur du conteneur. Pour faciliter la lecture, le tube métallique 20 comporte, en regard de chaque capsule témoin 10, deux ouvertures 22 opposées ce qui permet à l'arrivée du conteneur sur le site de stockage et après avoir effectué l'ouverture de ce conteneur, de connaître la valeur maximale de la température atteinte dans le conteneur durant le transport. Le nombre d'éléments fusibles 13 qui ont fondu peut être détecté en déplaçant à distance un faisceau laser le long des capsules témoins 10 et en enregistrant les informations correspondantes de présence ou d'absence de ces éléments fusibles 13 à l'intérieur des. capsules témoins 10. Le choix des matériaux fusibles composant les éléments 13 permet de faire des mesures entre 10 et 1000 C avec une précision de 1 C. Le dispositif de détection et d'enregistrement selon l'invention peut être utilisé dans de nombreuses installations fixes ou mobiles pour effectuer des étalonnages de chaînes de mesure de température, comme par exemple dans des fours industriels ou encore dans des presses pour moule à injecter. La mesure de la température atteinte à l'intérieur de l'enceinte est indépendante du type de rayonnement ambiant (alpha, béta et gamma) et cette mesure est précise. Ce dispositif présente l'avantage de nécessiter aucune liaison avec l'extérieur de l'enceinte et présente toutes les garanties de fiabilité requises et peut être utilisé dans un milieu fortement irradié pour une période variable et indéterminée. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection et d'enregistrement d'une température maximale à l'intérieur d'une enceinte fermée, destinée à contenir une charge produisant de la chaleur jusqu'à une valeur de température maximale prédéterminée et devant être isolée de l'environnement extérieur pendant une durée indéterminée et variable, caractérisé en ce que - on dispose à l'intérieur de ladite enceinte préalablement ou simultanément à la mise en place de la charge à isoler, une pluralité d'éléments fusibles (13) ayant chacun une température de fusion propre, la fourchette des températures minimale et maximale de fusion de ces éléments 13 couvrant ladite température maximale prédéterminée, et - on effectue après ouverture de l'enceinte, un contrôle optique ou visuel de l'intégrité des éléments fusibles 13 pour déterminer la valeur maximale de la température atteinte à l'intérieur de ladite enceinte correspondant à la fusion d'un ou de plusieurs éléments fusibles (13). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge à isoler est formée par des crayons de combustible usé de centrale nucléaire. 3. Dispositif de détection et d'enregistrement d'une température maximale à l'intérieur d'une enceinte fermée, destinée à contenir une charge produisant de la chaleur jusqu'à une valeur de température maximale prédéterminer et devant être isolée de l'environnement extérieur pendant une durée indéterminée et variable, caractérisé en ce qu'il comprend - une pluralité d'éléments fusibles (13) disposés à l'intérieur de l'enceinte ayant chacun une température de fusion propre, la fourchette des températures minimale et maximale de fusion des ces éléments (13) courant ladite température maximale prédéterminée et, - des moyens de contrôle optique ou visuel de l'intégrité des éléments fusibles (13) pour déterminer la valeur maximale de la température atteinte à l'intérieur de ladite enceinte correspondant à la fusion d'un ou de plusieurs éléments fusibles (13). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments fusibles (13) sont formés par des fils métalliques fusibles à différentes températures, disposés les uns au-dessus des autres pour former des échelons (14) d'une échelle (11). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins une échelle (11) est placée dans une capsule témoin (10) renfermant un gaz conducteur de la chaleur. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux échelles (11) parallèles sont placées dans une capsule témoin (10) renfermant un gaz conducteur de la chaleur. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que plusieurs capsules témoins (10) sont placées dans un tube métallique (20) ajouré et séparées les unes des autres par des supports (21) formant entretoises. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la température de fusion des éléments fusibles (13) de chaque échelon (14) croît du bas vers le haut de l'échelle (11) correspondante. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications, 3 à 8, caractérisé en ce que les éléments fusibles (13) des échelons (14) sont constitués par des alliages, comme par exemple des alliages de plomb, d'étain et d'argent. 10. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la capsule témoin (10) est en quartz. 11. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en de que le gaz conducteur de la chaleur dans ladite capsule témoin (10) est formé par de l'hélium. 12. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de contrôle optique sont formés par un faisceau laser. 13. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enceinte fermée est constituée par un conteneur étanche de transport de crayons de combustible usé de centrale nucléaire.