Brevet FR3006446A1 — publié le 20141205

- 1 - « Système de prélèvement et utilisation de ce système » Domaine technique La présente invention concerne un système de collecte et une utilisation d'un tel système pour collecter des aérosols radioactifs présents dans au moins une enceinte. Une enceinte peut être une salle de travail ou un réseau de ventilation. Le domaine technique de l'invention est de manière non limitatif celui de la surveillance d'une contamination atmosphérique, radioactive ou non, d'une enceinte. Etat de la technique antérieure On connaît une balise de chantier telle que le produit ABPM 203M destiné à la détection d'aérosols oc, p développé par la société Mirion Technologies. Cette balise de chantier comprend classiquement une tête de collecte comprenant un filtre de collecte. Un flux de fluide est généré par des moyens d'aspiration, provoquant un dépôt de particule sur le filtre de collecte. Un détecteur de particule est disposé en regard du filtre de collecte. Une sortie du détecteur de particule est couplée à un amplificateur analogique pour envoyer un signal amplifié à un dispositif de traitement des données détectées. Cette balise de chantier est considérée comme la plus proche selon l'état de l'art car elle présente une tête de collecte séparée des moyens d'aspiration. C'est à dire que la tête de collecte et les moyens d'aspiration ne forment pas une unité structurelle non deformable. Cette structure a pour avantage de permettre un positionnement précis de la tête de collecte et donc proche du lieu dans lequel le fluide est analysé. Cependant, cette balise de chantier présente plusieurs inconvénients : - un coût important de fabrication et/ou de maintenance, - la contamination d'une tête de collecte implique la contamination des moyens d'aspirations, ainsi que de l'amplificateur, - le signal doit être amplifié car il y a une atténuation de celui-ci dans le câble disposé entre le dispositif de traitement et l'amplificateur. Ce type de chaine de mesure ne permet pas d'obtenir les meilleures performances, car cette amplification dégrade le rapport signal / bruit. Avec ce type de chaine de - 2 - mesure, le détecteur ne peut être éloigné de plus de 10 mètres de l'électronique d'acquisition et de traitement du signal. Le but de la présente invention est de résoudre au moins un des problèmes posés par l'état de la technique. Exposé de l'invention On atteint cet objectif avec un système comprenant plusieurs têtes de collecte, chaque tête de collecte comprenant : - une chambre de collecte, - un détecteur d'aérosols radioactifs, le détecteur débouchant sur la chambre de collecte, - une tubulure de collecte, - un filtre de collecte séparant la chambre de collecte et la tubulure de collecte, le détecteur étant disposé en regard du filtre de collecte, le système comprenant en outre un coffret de distribution comprenant des moyens d'aspiration, chaque tête de collecte étant reliée via sa tubulure de collecte audit coffret de distribution par une ligne de prélèvement, de manière à permettre un flux de fluide entre la chambre de collecte de cette tête de collecte et le coffret de distribution, les moyens d'aspiration étant agencés pour générer le flux de fluide entre chaque chambre de collecte et le coffret de distribution. Avantageusement, pour au moins une tête de collecte, de préférence pour chaque tête de collecte, du système selon l'invention, le détecteur peut être disposé dans une chambre, dite de détection, située entre la chambre de collecte et une chambre, dite d'électronique, comprenant une électronique de mesure, connectée électroniquement à une sortie dudit détecteur et agencée pour mesurer un signal de détection de rayonnement émis par le détecteur. De plus, pour au moins une tête de collecte, de préférence pour chaque tête de collecte, du système selon l'invention, la chambre de détection peut en outre comprendre une feuille de plomb souple amovible agencée pour protéger, par rapport à du rayonnement gamma, une partie dudit détecteur. - 3 - En outre, pour au moins une tête de collecte, de préférence pour chaque tête de collecte, du système selon l'invention, cette tête de collecte peut en outre comprendre au moins un joint entourant sa chambre de détection agencé pour bloquer le fluide du côté de la chambre de collecte par rapport à la chambre de détection. Avantageusement, l'électronique de mesure peut comprendre une électronique d'acquisition numérique électroniquement connectée à la sortie du détecteur. Dans une version particulière du système selon l'invention, de préférence pour chaque tête de collecte, la chambre d'électronique peut en outre comprendre des moyens de traitement de données connectés à l'électronique d'acquisition numérique de données et des moyens de communication filaire électroniquement connectés aux moyens de traitement de données. De plus, et de préférence pour chaque tête de collecte, l'électronique de mesure peut être connectée de manière amovible à son détecteur. En particulier, pour au moins une ligne de prélèvement, de préférence pour chaque ligne de prélèvement, le système comprend en outre au moins un filtre à air disposé sur cette ligne de prélèvement entre la tubulure de collecte de la tête de collecte reliée à cette ligne de prélèvement et le coffret de distribution, agencé pour piéger au moins une partie des aérosols radioactifs contenue dans le flux de fluide. En outre, le coffret de distribution peut comprendre au moins une électrovanne par ligne de prélèvement, des moyens de mesure d'un débit de prélèvement au niveau de chaque électrovanne et des moyens de traitement configurés pour ajuster une section de passage d'une électrovanne en fonction de mesures mesurées par lesdits moyens de mesure afin d'assurer un flux de fluide à débit constant, pour au moins une ligne de prélèvement, de préférence chaque ligne de prélèvement, et/ou de même débit pour toutes les lignes de prélèvement. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé une utilisation d'un système selon l'invention pour collecter des aérosols radioactifs présents dans au moins une enceinte. Avantageusement, dans l'utilisation selon l'invention, au moins une tête de collecte du système selon l'invention peut être à l'intérieur de l'au moins - 4 - une enceinte et le coffret de distribution est à l'extérieur de l'au moins une enceinte. En particulier, dans une utilisation selon l'invention, des aérosols radioactifs peuvent être présents dans au moins deux enceintes et en ce 5 que ledit système comprend au moins deux têtes de collecte disposées dans des enceintes différentes. Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la 10 lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : - la figure 1 est une vue de face et une vue en coupe d'un mode de réalisation d'une tête de collecte dans un système selon l'invention, - la figure 2 est un schéma illustrant différents composants de la 15 chambre d'électronique de la tête de collecte illustrée sur la figure 1, - la figure 3 est un schéma illustrant un système selon l'invention, mettant en oeuvre plusieurs têtes de réalisation, - la figure 4 est un schéma illustrant un coffret de distribution mis en oeuvre dans le système selon l'invention, et 20 - la figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation d'une tête de collecte dans le système selon l'invention, vue de face et vue en coupe. Ces modes de réalisation étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une 25 sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette 30 sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou à différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. -5 Bien sûr, on remarquera que la tête de collecte du système selon l'invention constitue en elle-même une invention brevetable et pourrait faire l'objet d'une revendication pour la tête en elle-même dans le jeu de revendications. On va maintenant décrire en référence à la figure 1 une tête de collecte 100 dans un système selon l'invention. La tête de collecte 100 comprend : - une bouche d'aspiration 102, - une chambre de collecte 104, - un filtre de collecte 106, - une tubulure de collecte 108, - un chapeau de protection 110, - une chambre d'électronique 114, et - un détecteur 116 d'aérosols radioactifs. La chambre de collecte est délimitée par des parois 112. La bouche d'aspiration 102 permet de faire entrer un flux d'air dans la chambre de collecte 104. Le flux d'air est ensuite filtré par le filtre de collecte 106 et ressort de la tête de collecte 100 via la tubulure de collecte 108. Le chapeau de protection 110 est former pour protéger la bouche d'aération 102 des plus grosses particules. Le chapeau de protection 100 évite d'aspirer ces plus grosses particules et d'encrasser le filtre de collecte 106. Cette configuration favorise une meilleure représentativité des mesures sur le filtre de collecte 106. Le détecteur 116 débouche sur la chambre de collecte 104. Le filtre de collecte 106 sépare la chambre de collecte 104 et la tubulure de collecte 108. Le détecteur 116 est disposé en regard du filtre de collecte 106. Le détecteur 116 est disposé dans une chambre 130, dite de détection. La chambre de détection comprend une ouverture sur laquelle débouche une surface de détection du détecteur 116. Cette chambre de détection 130 est située entre la chambre de collecte 104 et la chambre d'électronique 114, c'est à dire qu'au sein de la tête de collecte 100, le fluide ne pourrait atteindre la chambre d'électronique 114 qu'en passant par la chambre de détection 130. -6 La chambre de détection 130 comprend en outre une feuille de plomb 124 souple. Cette feuille de plomb est amovible. La feuille de plomb 124 est agencée pour protéger, par rapport à du rayonnement gamma, une partie du détecteur 116. Elle entoure en partie le détecteur 116. La tête de collecte 100 comprend en outre un joint 126. Le joint 126 entoure la chambre de détection. Le joint 126 est agencé pour bloquer le fluide du côté de la chambre de collecte 104 par rapport à la chambre de détection 130. Ainsi, le fluide ne peut pas s'écouler le long du détecteur 116 pour atteindre la chambre d'électronique 114. La partie d'entrée d'air de la chambre de collecte 104 située entre la bouche d'aspiration 102 et le filtre de collecte 106 permet de faire chuter la vitesse d'aérosols et de limiter les phénomènes d'impaction. La rugosité intérieure de la chambre de collecte 104 est contrôlée pour limiter les dépôts et faciliter le nettoyage. La chambre de collecte 104 peut se désolidariser du détecteur 116, afin de favoriser le nettoyage des parois de la chambre de collecte 104. Le détecteur 116 repose sur la technologie des scintillateurs. L'avantage est dans son rapport qualité-prix. En effet, en comparaison des détecteurs de type silicium, un détecteur à scintillation permet d'obtenir une surface utile plus importante pour un prix inférieur à une technologie silicium. Un deuxième avantage de l'utilisation de détecteurs à scintillation est la possibilité d'adapter le détecteur selon le besoin ou l'environnement de mesure. Ainsi, on peut choisir : - un détecteur à scintillation ZnS(Ag) qui ne détecte que les particules oc dans le cadre d'une atmosphère de type oc, ou - un détecteur de type Phoswich, c'est-à-dire un assemblage d'un détecteur ZnS(Ag), pour la détection des particules oc, et d'un détecteur plastique pour la détection des particules p. La tête de collecte 100 comprend également un dispositif de fermeture/ouverture 128 de la chambre de collecte 104 situé au niveau de la bouche d'aspiration 102. Dans certaines conditions, il est important de protéger complètement les organes internes de la tête de collecte (détecteurs, parois, électroniques). C'est par exemple le cas dans certaines conditions de travail pour lesquelles la remise en suspensions de poussières - 7 - est forte et contamine la tête de collecte 100. Dans ces conditions de travail, le dispositif 128 permet, de manière automatique, semi-automatique ou manuelle, de bloquer l'entrée de la bouche d'aspiration 102. On va maintenant décrire plus précisément la chambre d'électronique 114 en référence aux figures 1 et 2. La chambre d'électronique 114 comprend une électronique de mesure 118, connectée électroniquement à une sortie du détecteur 116. L'électronique de mesure 118 est agencée pour mesurer un signal de détection de rayonnement émis par le détecteur 116. L'électronique de mesure 118 est connectée de manière amovible au détecteur 116. Pour ce faire, l'électronique de mesure 118 comprend un connecteur 120 de type 14 broches pour connecter et déconnecter facilement l'électronique et le détecteur. L'électronique de mesure 118 comprend une électronique d'acquisition numérique 118a électroniquement connectée à la sortie du détecteur 116. L'électronique de mesure 118 comprend en outre des moyens de traitement de données 118b. Les moyens de traitement de donnés sont connectés à l'électronique d'acquisition numérique de données. La chambre d'électronique 114 comprend également des moyens de communication filaire 118c électroniquement connectés aux moyens de traitement de données. Ces moyens filaires sont de type Ethernet. On va maintenant décrire un système 500 selon l'invention en référence à la figure 3. Le système selon l'invention est utilisé pour collecter des aérosols radioactifs présents dans une enceinte E. Le système 500 comprend plusieurs têtes de collecte 100a, 100b, 100c telles que la tête de collecte décrite en référence aux figures 1 et 2. Le système 500 comprend en outre un coffret de distribution 400 comprenant des moyens d'aspiration 404. Les trois tête de collecte 100a, 100b et 100c à l'intérieur de l'enceinte E. Le coffret de distribution 400 est à l'extérieur de l'enceinte E. Chaque tête de collecte 100a, 100b, 100c est reliée via sa tubulure de collecte au coffret de distribution 400 par une ligne de prélèvement, de -8 - manière à permettre un flux de fluide entre la chambre de collecte de cette tête de collecte 100a, 100b, 100c et le coffret de distribution 400. Les moyens d'aspiration 404 sont agencés pour générer le flux de fluide entre chaque chambre de collecte et le coffret de distribution 400. Le système 500 comprend en outre au moins un filtre à air (non représenté) disposé sur une ligne de prélèvement entre la tubulure de collecte de la tête de collecte reliée à cette ligne de prélèvement et le coffret de distribution, agencé pour piéger au moins une partie des aérosols radioactifs contenue dans le flux de fluide. Le filtre à air permet d'éviter de polluer toute la ligne aéraulique en cas de contamination. Le filtre à air est accessible et facilement remplaçable, du type THE H14 (pour « Très Haute Efficacité », on parlera en anglais de filtre HEPA, pour « High Efficiency Particulate Air [fiiter] »), c'est à dire que l'efficacité minimale en pourcentage de ces filtres est d'au moins 99,995 % en valeur intégrale, soit 99,975 % en valeur locale. Ainsi, le flux de fluide entre dans la chambre de collecte par la bouche d'aspiration, quitte cette chambre en passant par le filtre de collecte, passe par la tubulure de collecte, le filtre à air, la ligne de prélèvement et le coffret de distribution. Le système 500 comprend en outre un coffret de supervision 600, dont des fonctions seront décrites dans la suite de la description. On va maintenant décrire plus précisément le coffret de distribution 400 en référence à la figure 4. Le coffret de distribution 400 comprend : - un coffret électrique 402, - les moyens d'aspiration 404 précédemment introduits, - une électrovanne 406a, 406b, 406c par ligne de prélèvement, et - des moyens de mesure 408a, 408b, 408c d'un débit. Ces moyens de mesures sont des débitmètres numériques, - des moyens de traitement 410 qui sont un microcontrôleur, Le moyen d'aspiration 404 est une pompe à vide. Le moyen d'aspiration pourrait être un ventilateur. L'avantage de l'utilisation d'une telle pompe est une longue durée de vie de celle-ci. On remarque qu'il y a une pompe unique pour tout le système, ce qui a pour avantage d'être moins onéreux -9 que la maintenance d'une pompe par tête de prélèvement comme dans l'art antérieur. Les moyens de mesure 408a, 408b, 408c d'un débit de prélèvement sont situés au niveau de chaque électrovanne 406a, 406b et 406c. Les moyens de traitement 410 sont configurés pour ajuster une section de passage d'une électrovanne 406a, 406b, 406c en fonction de mesures mesurées par les moyens de mesure afin d'assurer un flux de fluide à débit constant en temps réel pour au moins une ligne de prélèvement la, lb, lc, de préférence chaque ligne de prélèvement, et/ou de même débit pour toutes les lignes de prélèvement. Le coffret de supervision 600 comprend un ordinateur Panel-PC industriel. L'ordinateur est étanche à toutes agressions de liquides et ou poussières. L'écran est tactile, la manipulation du logiciel est réalisée au doigt ou avec un stylet. L'ensemble du système 500 est piloté par l'ordinateur. Les différentes fonctionnalités sont les suivantes : - pilotage d'une ligne de prélèvement la, lb, Ic et contrôle du débit de collecte de l'ensemble des voies de collecte, - contrôle et acquisition des mesures 01/13 issues de têtes de collecte, - stockage de l'ensemble des informations en base de données, - gestions d'alarmes et alertes techniques et radiologiques (visuel sur le l'ordinateur et pilotage de voyants lumineux et alarme sonore) pour toutes les voies de collecte et mesure, - visualisation en temps réel (ou via la base de données) d'informations de mesure et alarmes pour l'ensemble des tête de collecte, - paramétrage d'une ou plusieurs têtes de collecte 100a, 100b, 100c, et - étalonnage des détecteurs des têtes de collecte. On va maintenant décrire en référence à la figure 5 un deuxième mode de réalisation d'une tête de collecte 200 dans le système selon l'invention. Ainsi, une ou plusieurs têtes de collecte 100a, 100b, 100c dans le système 500 peuvent être du premier ou deuxième mode de réalisation selon l'invention. La tête de collecte 200 comprend les mêmes éléments que la tête de collecte 100. En particulier, il est représenté sur la figure 200, un filtre à - 10 - air 232. Le filtre à air 232 est disposé sur une ligne de prélèvement en aval de la tubulure de collecte de la tête de collecte 200 reliée à cette ligne de prélèvement. Le filtre à air 232 est en outre disposé en amont du coffret de distribution 400, agencé pour piéger au moins une partie des aérosols radioactifs contenue dans le flux de fluide. La tête de collecte 200 comprend en outre un dispositif 234 pour faire dérouler un film 216 sur le filtre de collecte de la tête de collecte 200. A cet effet, le dispositif 234, comprend des rouleaux pour dérouler le film 236. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, des aérosols radioactifs peuvent être présents dans au moins deux enceintes et le système selon l'invention comprendre au moins 15 deux têtes de collecte disposées dans les au moins deux enceintes différentes. Il est également envisageable d'utiliser une tête de collecte ou/et un système selon l'invention pour surveiller la contamination de réseaux de ventilation de sites nucléaires. La tête de collecte est alors connectée à une 20 canne de prélèvement positionnée à l'intérieur d'une gaine de ventilation. On peut encore imaginer l'utilisation d'un tel système dans une enceinte, une tête de collecte étant à l'intérieur de l'enceinte, le coffret de distribution étant à l'extérieur de l'enceinte et le filtre à air étant disposé du côté de l'extérieur de l'enceinte. 25 REVENDICATIONS1. Système (500) comprenant plusieurs têtes de collecte (100 ; 100a, 100b, 100c), chaque tête de collecte comprenant : - une chambre de collecte (104), - un détecteur (116) d'aérosols radioactifs, le détecteur débouchant sur la chambre de collecte (104), - une tubulure de collecte (108), - un filtre de collecte (106) séparant la chambre de collecte et la tubulure de collecte, le détecteur étant disposé en regard du filtre de collecte, le système comprenant en outre un coffret de distribution (400) comprenant des moyens d'aspiration (404), chaque tête de collecte (100 ; 100a, 100b, 100c) étant reliée via sa tubulure de collecte audit coffret de distribution (400) par une ligne de prélèvement (la, lb, Ic), de manière à permettre un flux de fluide entre la chambre de collecte (104) de cette tête de collecte (100 ; 100a, 100b, 100c) et le coffret de distribution (400), les moyens d'aspiration étant agencés pour générer le flux de fluide entre chaque chambre de collecte (104) et le coffret de distribution (400). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour au moins une tête de collecte, de préférence pour chaque tête de collecte, le détecteur est disposé dans une chambre (130), dite de détection, située entre la chambre de collecte et une chambre, dite d'électronique (114), comprenant une électronique de mesure (118), connectée électroniquement à une sortie dudit détecteur (116) et agencée pour mesurer un signal de détection de rayonnement émis par le détecteur. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour au moins une tête de collecte, de préférence pour chaque tête de collecte, la chambre de détection (130) comprend en outre une feuille- 12 - de plomb (124) souple amovible agencée pour protéger, par rapport à du rayonnement gamma, une partie dudit détecteur. 4. Système selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que pour au moins une tête de collecte, de préférence pour chaque tête de collecte, cette tête de collecte comprend en outre au moins un joint (126) entourant sa chambre de détection agencé pour bloquer le fluide du côté de la chambre de collecte par rapport à la chambre de détection. 5. Système selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'électronique de mesure comprend une électronique d'acquisition numérique (118a) électroniquement connectée à la sortie du détecteur. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour au moins une tête de collecte, de préférence pour chaque tête de collecte, ladite chambre d'électronique comprend en outre des moyens de traitement de données (118b) connectés à l'électronique d'acquisition numérique de données et des moyens de communication filaire (118c) électroniquement connectés aux moyens de traitement de données. 7. Système selon la revendication 2 à 6, caractérisé en ce que pour au moins une tête de collecte, de préférence pour chaque tête de collecte, l'électronique de mesure est connectée de manière amovible à son détecteur. 8. Système selon l'une des revendication 1 à 7, caractérisé en ce pour au moins une ligne de prélèvement, de préférence pour chaque ligne de prélèvement, le système comprend en outre au moins un filtre à air (232) disposé sur cette ligne de prélèvement entre la tubulure de collecte de la tête de collecte reliée à cette ligne de prélèvement et le coffret de distribution, agencé pour piéger au moins une partie des aérosols radioactifs contenue dans le flux de fluide.- 13 - 9. Système (500) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit coffret de distribution (400) comprend au moins une électrovanne (406a, 406b, 406c) par ligne de prélèvement, des moyens de mesure (408a, 408b, 408c) d'un débit de prélèvement au niveau de chaque électrovanne et des moyens de traitement (410) configurés pour ajuster une section de passage d'une électrovanne (406a, 406b, 406c) en fonction de mesures mesurées par lesdits moyens de mesure afin d'assurer un flux de fluide à débit constant, pour au moins une ligne de prélèvement, de préférence chaque ligne de prélèvement, et/ou de même débit pour toutes les lignes de prélèvement. 10.Utilisation d'un système selon l'une des revendication 1 à 9 pour collecter des aérosols radioactifs présents dans au moins une enceinte (E). 11.Utilisation d'un système selon la revendication 10 pour collecter des aérosols radioactifs présents dans au moins une enceinte, caractérisée en ce qu'au moins une tête de collecte (100 ; 100a, 100b, 100c) dudit système est à l'intérieur de ladite au moins une enceinte (E) et ledit coffret de distribution (400) est à l'extérieur de ladite au moins une enceinte (E). 12.Utilisation d'un système selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que des aérosols radioactifs sont présents dans au moins deux enceintes et en ce que ledit système comprend au moins deux têtes de collecte (100 ; 100a, 100b, 100c) disposées dans des enceintes différentes.