Brevet FR3020470A1 — publié le 20151030

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ SIMULANT LA DÉTECTION DE SOURCES RADIOACTIVES MOBILES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est celui de l'instrumentation nucléaire, et plus particulièrement celui du test, de l'étalonnage et de la maintenance de dispositifs de détection de sources radioactives. Dans ce contexte, l'invention vise un système simulant la détection de sources radioactives mobiles à des fins notamment de test d'instrumentations nucléaires. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le test d'instrumentations nucléaires en conditions réelles ou réalistes nécessite d'avoir recours à des sources radioactives. Si cela est parfois envisageable en laboratoire, l'usage de certains radioéléments est prohibé et réglementé (polonium, mercure, etc.), ou dangereux (plutonium). Et même si des essais en laboratoire peuvent être réalisés, ce n'est pas le cas d'essais en milieux ouverts ou publics (ports, aéroports, etc.) pourtant nécessaires afin de valider les développements ou de tester le fonctionnement de certains instruments, comme des portiques de détection ou des spectromètres par exemple. Pour contourner cette difficulté dans le domaine de la formation des personnels de radioprotection, des solutions existantes à ce jour proposent d'utiliser un dispositif émetteur radio mobile auquel est associé un récepteur radio, ou encore d'avoir recours à un émetteur mobile à ultra-son et à un capteur associé, ce qui permet de faire aisément varier la distance et d'illustrer l'effet de blindages. Ces dispositifs, utilisés pour la formation, ne sont toutefois en mesure que d'indiquer un taux de radiation équivalent estimé sans prendre en compte la nature du radio-émetteur. Ils ne peuvent par ailleurs être connectés à aucun système de mesure ou de traitement du signal, comme un spectromètre par exemple, et ne peuvent donc permettre de tester un système complet de détection de sources radioactives. D'autres approches permettent de s'affranchir de cette dernière problématique en venant connecter sur un système complet un générateur de signaux à la place des détecteurs. Un tel générateur peut notamment permettre de simuler une grande variété de sources radioactives. Toutefois, ces approches ne permettent pas de simuler une source distante, et notamment une source mobile, puisque qu'elles nécessitent la connexion du générateur de signaux à la place du détecteur et génèrent un signal dont les caractéristiques ont été programmées. En outre, ces solutions sont limitées à un seul détecteur et ne peuvent être utilisées pour tester des systèmes disposant d'un grand nombre de détecteurs. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour objectif de permettre de réaliser des essais extérieurs, hors laboratoire, d'instrumentations nucléaires, tout en s'affranchissant de l'utilisation de source radioactive, quel que soit l'instrument à tester, y compris des spectromètres. Plus particulièrement, elle vise à intégrer dans un système de détection de source radioactive complet un système permettant de simuler une source radioactive mobile, ce qui est aujourd'hui inexistant. A cet effet, l'invention propose un dispositif simulant la détection d'au moins une source radioactive mobile, comprenant un récepteur de signaux émis par au moins un émetteur de signaux, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur d'impulsions couplé au récepteur et configuré pour déterminer une distance entre le récepteur et l'au moins un émetteur à partir d'un signal reçu de l'au moins un émetteur par le récepteur, pour générer des impulsions dont le nombre varie en fonction de la distance détectée, et pour délivrer les impulsions générées à une électronique de traitement à tester destinée à être couplée, en utilisation nominale de détection, à un ou plusieurs détecteurs d'une ou plusieurs sources radioactives. Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce dispositif sont les suivants : - le générateur d'impulsions est configuré pour périodiquement déterminer un nombre d'impulsions à générer en fonction de la distance déterminée, et pour générer aléatoirement ledit nombre d'impulsions déterminé pendant la période suivant ladite détermination - le générateur d'impulsions est en outre configuré pour générer des impulsions dont la forme est caractéristique d'une ou plusieurs sources radioactives, la forme des impulsions à générer pouvant comprendre une amplitude, un temps de montée et un temps de descente des impulsions ; - l'amplitude des impulsions est déterminée par le générateur d'impulsions à partir d'un spectre en énergie représentant une probabilité d'apparition des impulsions en fonction de l'amplitude ; - le générateur d'impulsions est configuré pour extraire le spectre en énergie du signal reçu de l'émetteur par le récepteur - le générateur d'impulsions est configuré pour modifier le spectre en énergie en fonction de caractéristiques d'un détecteur à simuler. L'invention porte également sur un système simulant la détection d'au moins une source radioactive mobile, comprenant un dispositif tel que précédemment présenté, et une électronique de traitement à tester destinée à être couplée, en utilisation nominale de détection, à un ou plusieurs détecteurs d'une ou plusieurs sources radioactives, le générateur d'impulsions étant couplé, d'une part, au récepteur et, d'autre part, à l'électronique de traitement. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma représentant un mode de réalisation possible du dispositif selon l'invention ; la figure 2 représente la génération aléatoire au cours du temps d'un nombre d'impulsions fonction de la distance détectée séparant le récepteur ; les figures 3 et 4 illustrent deux variantes de réalisation possibles du générateur d'impulsions du dispositif selon l'invention ; la figure 5 représente un spectre en énergie d'une source radioactive sous la forme de probabilité d'apparition des impulsions en fonction de leur amplitude. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'invention porte sur un dispositif simulant la détection d'au moins une source radioactive mobile, ce dispositif permettant de tester une électronique de traitement T qui est couplée, en utilisation nominale de détection, à un ou plusieurs détecteurs d'une ou plusieurs sources radioactives. En référence à la figure 1, le dispositif comprend au moins un récepteur R1, RN de signaux émis par au moins un émetteur El, E2, EM de signaux, chacun des émetteurs étant localisé et éventuellement déplacé pour simuler une ou plusieurs sources radioactives, notamment des sources mobiles. Les signaux sont de préférence des signaux sans fil, par exemple des signaux RF (wifi, Bluetooth®, etc.), ultrasonores ou lumineux. Une technologie filaire peut néanmoins être exploitée, au détriment certes de la flexibilité du dispositif objet de l'invention. Le dispositif comporte par ailleurs au moins un générateur d'impulsions Gl, GN couplé, d'une part, à un récepteur R1, RN, et destiné à être couplé, d'autre part, à l'électronique de traitement T à tester. Un générateur d'impulsions Gl, GN est plus précisément configuré pour déterminer une distance entre le récepteur R1, RN auquel il est couplé et l'un des émetteurs de signaux El, E2, EM à partir d'un signal reçu de l'émetteur par le récepteur. Le générateur d'impulsions Gl, GN vient ainsi déterminer une distance vers chacun des émetteurs El, E2, EM lorsque plusieurs émetteurs sont prévus. Un générateur d'impulsions G1, GN est par ailleurs configuré pour générer des impulsions dont le nombre varie en fonction de la ou des distances détectées. Le signal généré par un générateur d'impulsions G1, GN présente les mêmes caractéristiques électriques que le signal généré par un détecteur D1, DN d'une ou plusieurs sources radioactives. Dans un mode de réalisation possible, le ou les générateurs d'impulsions G1, GN sont configurables de manière à générer des signaux correspondant à différents types de détecteur (scintillateur, semi-conducteur, etc.). Dans un mode de réalisation possible, le dispositif comprend au moins un module de sélection Si, SN configuré pour permettre de coupler sélectivement l'électronique de traitement T à un détecteur D1, DN d'une ou plusieurs sources radioactives en utilisation nominale de détection, ou à un générateur d'impulsions G1, GN en phase de test de l'électronique de traitement. En référence à la figure 2, le générateur d'impulsions peut être configuré pour périodiquement déterminer un nombre d'impulsions à générer en fonction de la ou des distances déterminées Deltal, et pour générer aléatoirement ledit nombre d'impulsions déterminé pendant la période suivant ladite détermination. En référence aux figures 3 et 4 illustrant deux variantes de réalisation du générateur d'impulsions GV1, GV2, ce dernier comporte un module DD configuré pour déterminer la distance séparant le récepteur auquel il est couplé d'un émetteur, par exemple à partir d'une mesure de l'amplitude du signal reçu par le récepteur, et pour déterminer le nombre d'impulsions à générer. D'une manière générale, si la source radioactive simulée par un émetteur s'éloigne, la fréquence d'émission des impulsions FeP diminue. De même, si la source radioactive simulée se rapproche, alors la fréquence des émissions FeP augmente. La fréquence d'émission peut notamment diminuer selon le carré de la distance. La détermination de la distance est réalisée régulièrement, de sorte que la fréquence d'émission FeP est remise à jour régulièrement comme illustré par la Figure 3. Afin de simuler la réalité physique, un mode de réalisation privilégié fait générer les impulsions à des instants aléatoires, par exemple suivant une loi de Poisson, au cours de la période de validité de la distance déterminée afin que la fréquence de génération tende vers FeP. Bien entendu, en présence de plusieurs émetteurs, plusieurs distances sont déterminées, un nombre d'impulsions à générer est déterminé, notamment à partir de chacune des distances déterminées, et le générateur d'impulsions génère un nombre total d'impulsions correspondant à la somme des nombres d'impulsions déterminés chacun à partir d'une distance à un émetteur. La détermination de la distance séparant un récepteur d'un émetteur peut se baser sur la mesure de l'atténuation du signal émis par un émetteur et reçu par un récepteur afin de déterminer l'évolution de la distance relative entre l'émetteur et le récepteur. Une calibration (qui peut être faite en laboratoire) permet de passer de distance relative à absolue. Sur la figure 2, la référence 100 correspond à la référence de la première mesure, et Deltal correspond à l'évolution de la distance relative par rapport à la première mesure, sachant que l'intensité du signal évolue au carré de la vitesse. Un dispositif de localisation, tel qu'un GPS, placé au niveau d'un émetteur, et optionnellement au niveau d'un récepteur, permet d'affiner la mesure de distance. La mesure de l'amplitude du signal émis peut varier aussi en fonction de l'environnement (et pas seulement de la distance) et notamment à cause de l'effet écran (un mur de béton va induire une forte réduction de l'amplitude du signal émis sans pour autant être causé par une grande distance). Ce phénomène, qui est le même que pour les rayonnements ionisants, est avantageusement pris en compte par l'invention qui permet de faire varier le taux de comptage en fonction de la présence ou non d'un tel effet écran de la même manière que pour la distance. Dans une implémentation, un dispositif de localisation peut avantageusement être exploité pour affiner la génération des impulsions. En effet, si un signal atténué est reçu alors que la distance est proche, il est possible d'en déduire la présence d'un écran. Or, un écran agit comme un filtre passe-bande (généralement passe-haut) sur le spectre du signal. Il est ainsi possible d'utiliser automatiquement un tel filtre lorsqu'un écran est détecté afin de générer un spectre « dégradé » souhaité par la présence d'un écran, et ce à partir du spectre initialement souhaité. Cela permet d'augmenter le réalisme de la simulation. Enfin la nature de l'écran peut être prise en compte afin de sélectionner le filtre passe-bande ad-hoc. Cela est possible par des techniques de modélisation de l'environnement, de réalité augmentée, etc. Un générateur d'impulsions est par ailleurs configuré pour générer des impulsions dont la forme et l'intensité sont caractéristiques de la ou des sources radioactives simulées. La forme des impulsions à générer comprend typiquement les caractéristiques suivantes : une amplitude, un temps de montée et un temps de descente, une forme de la descente (typiquement plus ou moins bombée). Cette forme est donnée par les caractéristiques du détecteur à simuler, et peut être influencée par l'éventuelle présence d'un écran sur le trajet émetteur-récepteur. Ces caractéristiques sont fournies au générateur d'impulsions, et sont de préférence paramétrables. L'intensité des impulsions peut être déterminée par le générateur d'impulsions à partir d'un spectre en énergie Sp prédéfini, correspondant à un ou plusieurs radioéléments et représentant par exemple une probabilité d'apparition des impulsions PI en fonction de l'amplitude A comme représenté sur l'exemple de la figure 5. Le générateur d'impulsions peut être configuré pour modifier le spectre en énergie en fonction de caractéristiques d'un détecteur à simuler. Une transformation T(Sp) peut ainsi être appliquée au spectre Sp, cette transformation correspondant à la fonction de transfert du détecteur simulé. Le spectre en énergie Sp peut être fourni directement à un module d'émission d'impulsions GI du générateur d'impulsions GV1, comme représenté sur la figure 3. Ce spectre Sp peut être choisi par l'utilisateur, par exemple en étant sélectionné dans une base de données. Dans une variante représentée sur la figure 4, le générateur d'impulsions GV2 comprend un module d'extraction ES configuré pour extraire le spectre en énergie Sp du signal reçu de l'émetteur par le récepteur. Le signal émis par l'émetteur est par exemple modulé pour porter cette information. L'émetteur peut par ailleurs émettre les caractéristiques de chaque impulsion à générer, associées ou non à l'identification d'un ou plusieurs générateurs d'impulsions afin que ces derniers puissent savoir quelles impulsions générer. Dans un tel cas de figure, le générateur d'impulsions vient sélectionner aléatoirement les impulsions à générer parmi celles envoyées par l'émetteur en respectant le critère du nombre d'impulsions à générer en fonction de la distance détectée. Comme représenté sur les figures 3 et 4, le générateur d'impulsions GV1, GV2 peut par ailleurs comporter un module CNA de conversion numérique-analogique, agencé en sortie du module d'émission d'impulsions GI et permettant de fournir à l'électronique de traitement T des impulsions analogiques. Chaque générateur d'impulsions peut par ailleurs être configurable. Les éléments de configuration comprennent par exemple le spectre du ou des radioéléments à simuler, le taux de comptage à simuler, ou encore le type de détecteur à simuler ce qui a un impact sur la forme des impulsions générées. Les éléments de configuration peuvent notamment être communiqués par l'intermédiaire des signaux transmis par l'émetteur. On aura compris que l'invention propose un dispositif mobile permettant de simuler une ou plusieurs sources radioactives fixes ou mobiles et de les détecter. Un ou plusieurs émetteurs, par exemple radiofréquence, permettent de simuler la ou les sources. Un ou plusieurs récepteurs permettent de recevoir le ou les signaux du ou des émetteurs et d'en déduire une ou plusieurs distances, par exemple en fonction de l'intensité des signaux RF, correspondant à la détection de la ou des sources simulées. Un signal répondant aux caractéristiques d'un ou plusieurs radionucléides est alors généré en fonction des caractéristiques du signal émis par l'émetteur par un générateur d'impulsions qui vient remplacer les détecteurs habituellement utilisés (chambre à fission, scintillateurs plastiques, Nal etc.) dans le cadre des applications d'instrumentation nucléaires. L'invention n'est pas limitée au dispositif tel que précédemment décrit, mais s'étend également à un système complet incorporant le ou les émetteurs, et le cas échéant l'électronique de traitement à tester. L'invention s'étend en outre également à un procédé de simulation de détection d'au moins une source radioactive mobile à l'aide du dispositif précédemment décrit, et notamment à un procédé comprenant l'émission et la réception de signaux par un émetteur et un récepteur de signaux, respectivement, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes mises en oeuvre par un générateur d'impulsions couplé, d'une part, au récepteur, et, d'autre part, à une électronique de traitement à tester destinée à être couplée, en utilisation nominale de détection, à un ou plusieurs détecteurs d'une ou plusieurs sources radioactives, consistant à : déterminer une distance entre le récepteur et l'émetteur à partir d'un signal reçu de l'émetteur par le récepteur ; et générer des impulsions dont le nombre varie en fonction de la distance détectée. Enfin, l'invention s'étend également à un produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code pour l'exécution des étapes de ce procédé mises en oeuvre par le générateur d'impulsions, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. REVENDICATIONS1. Dispositif simulant la détection d'au moins une source radioactive mobile, comprenant un récepteur (R1, RN) de signaux émis par au moins un émetteur (El, E2, EM) de signaux, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur d'impulsions (G1, GN, GV1, GV2) couplé au récepteur (R1, RN) et configuré pour déterminer une distance (Deltal) entre le récepteur (R1, RN) et l'au moins un émetteur (El, E2, EM) à partir d'un signal reçu de l'au moins un émetteur par le récepteur, pour générer des impulsions dont le nombre (FeP) varie en fonction de la distance détectée, et pour délivrer les impulsions générées à une électronique de traitement (T) à tester destinée à être couplée, en utilisation nominale de détection, à un ou plusieurs détecteurs (D1, DN) d'une ou plusieurs sources radioactives. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le générateur d'impulsions est configuré pour périodiquement déterminer un nombre d'impulsions à générer en fonction de la distance déterminée, et pour générer aléatoirement ledit nombre d'impulsions déterminé pendant la période suivant ladite détermination. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le générateur d'impulsions est en outre configuré pour générer des impulsions dont la forme est caractéristique d'une ou plusieurs sources radioactives. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la forme des impulsions à générer comprend une amplitude, un temps de montée et un temps de descente des impulsions. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'amplitude des impulsions est déterminée par le générateur d'impulsions à partir d'un spectre en énergie (Sp) représentant une probabilité d'apparition des impulsions en fonction de l'amplitude. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le générateur d'impulsions est configuré pour extraire le spectre en énergie du signal reçu de l'émetteur par le récepteur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel le générateur d'impulsions est configuré pour modifier le spectre en énergie en fonction de caractéristiques (T(Sp)) d'un détecteur à simuler. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant une pluralité de générateurs d'impulsions (G1, GN), chacun couplé à un récepteur (R1, RN) des signaux émis par l'au moins un émetteur (E1, E2, EM). 9. Système simulant la détection d'au moins une source radioactive mobile, comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, et une électronique de traitement (T) à tester destinée à être couplée, en utilisation nominale de détection, à un ou plusieurs détecteurs (D1, DN) d'une ou plusieurs sources radioactives, le générateur d'impulsions (G1, GN, GV1, GV2) étant couplé, d'une part, au récepteur (R1, RN), et, d'autre part, à l'électronique de traitement (T). 10. Système selon la revendication 9, comprenant un outre un module de sélection (Si, SN) configuré pour permettre de coupler sélectivement l'électronique de traitement (T) à un détecteur (D1, DN) d'une ou plusieurs sources radioactives en utilisation nominale de détection, ou au générateur d'impulsions (G1, GN) en phase de test de l'électronique de traitement. 11. Système selon la revendication 10, comprenant en outre un ou plusieurs émetteurs mobiles de signaux. 12. Procédé de simulation de détection d'au moins une source radioactive mobile, comprenant l'émission de signaux par au moins un émetteur (E) et la réception de signaux par un récepteur (R1, RN), caractérisé en ce qu'il comporte les étapessuivantes mises en oeuvre par un générateur d'impulsions (G1, GN, GV1, GV2) couplé, d'une part, au récepteur (R1, RN), et, d'autre part, à une électronique de traitement (T) à tester destinée à être couplée, en utilisation nominale de détection, à un ou plusieurs détecteurs (D1, DN) d'une ou plusieurs sources radioactives, consistant à : déterminer une distance (deltal) entre le récepteur (R1, RN) et l'au moins un émetteur (E) à partir d'un signal reçu de l'au moins un émetteur par le récepteur ; et générer des impulsions dont le nombre (FeP) varie en fonction de la distance détectée. 13. Produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code pour l'exécution des étapes du procédé selon la revendication 12 mises en oeuvre par le générateur d'impulsions (G1, GN, GV1, GV2), lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.15