Brevet FR3045824A1 — publié le 20170623

DISPOSITIF ET PROCEDE DE PRELEVEMENT D'ECHANTILLONS DE MATERIAUX RADIOLOGIQUEMENT CONTAMINES, TELS QUE DES RESINES OU DES BOUES DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne l'échantillonnage de matériaux tels que des boues ou résines immergées, en particulier radiologiquement contaminées, en vue de l'acheminement des échantillons prélevés vers des installations d'examen, d'analyse ou de traitement, en toute sécurité. Art antérieur et problème posé La réalisation des prises d'échantillons de produits émettant des rayonnements ionisants exige des mesures de protection spécifiques : les opérateurs 15 doivent être protégés de l'irradiation et de la contamination, aussi bien pendant le prélèvement des échantillons que pendant leur transport jusqu'à un lieu d'examen, d'analyse ou de traitement. Les échantillons tels que ceux visés dans le cadre de la présente invention sont prélevés sur des produits radioactifs reposant en fond de cuves ou 20 d'équipements dont l'accès direct n'est généralement pas possible. De plus, des interventions humaines doivent être proscrites autour de ces cuves ou équipements. Pour réaliser les prises d'échantillons, des dispositifs utilisés jusqu'à présent sont constitués par exemple de moyens de pompage déportés ou sur le site, ce qui entraîne des risques de contamination ou d'irradiation des opérateurs qui sont chargés de la mise en oeuvre 25 de ces prélèvements d'échantillons. Dans cet objectif, il existe des dispositifs de prélèvements d'échantillons à distance permettant le transport des échantillons sans risques radiologiques pour les opérateurs et l'environnement du travail. La demande de brevet FR 2 962 219 décrit un 10 3045824 2 tel dispositif. En référence à la figure 1, le prélèvement de l'échantillon se fait dans un dispositif à piston 4, par une aspiration consécutive au déplacement de ce piston, l'augmentation du volume d'une chambre de prélèvement 8, puis par la fermeture au moyen d'un bouchon. Le remplissage de la chambre de prélèvement du dispositif 5 s'effectue à distance par un actionneur pneumatique, le préleveur étant plongé dans le matériau à échantillonner, puis soulevé pour être intégré dans un conteneur spécifique du préleveur, lui-même intégré dans un château. Aux fins du transport du préleveur 1, celui-ci est ensuite extrait du conteneur et du château spécifiques pour être logé dans un conteneur de confinement classiquement utilisé dans le domaine nucléaire (poubelle DTPE) lui-même logé dans un château plombé agréé pour transporter les déchets radioactifs (Padirac). Ce dispositif a pour inconvénients de comporter un ou plusieurs conteneurs spécifiques du préleveur (induisant des coûts importants), et de conduire à une contamination externe du préleveur qui est susceptible d'entraîner une contamination de l'ensemble des conteneurs dans lesquels il est introduit. Le but de l'invention, entre autres, est de remédier à ces inconvénients. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif permettant d'assurer les prélèvements d'échantillons de matériaux radiologiquement contaminés, tels que des résines ou des boues aux points précis d'immersion de l'outil utilisé, en évitant la contamination extérieure du récipient contenant l'échantillon et permettant d'assurer un transport facilité des échantillons pour examen, analyse ou traitement ultérieur, notamment vers les laboratoires d'analyse, les équipements connus jusqu'alors n'ayant pas donné satisfaction. Enfin, il est toujours important de pouvoir garantir une représentativité de l'échantillonnage du matériau par rapport au point de prélèvement. Objet de l'invention Un premier objet principal de l'invention est un dispositif de prélèvement d'échantillons de matériau radiologiquement contaminé, constitué de 3045824 3 liquide chargé en matières insolubles au moyen d'une tête de prélèvement et comprenant des moyens de commande à distance, la tête de prélèvement comportant un espace interne à l'intérieur duquel un échantillon doit être prélevé et des moyens de fermeture, le remplissage de l'intérieur de l'espace interne, pour obtenir l'échantillon, se 5 faisant par actionnement d'un piston actionné à distance, un conteneur de réception de l'échantillon (autrement dénommé cruchon de prélèvement) étant placé dans l'espace interne de la tête de prélèvement, le piston coulissant de manière étanche dans un dispositif d'obturation du conteneur, le piston constituant à la fois le moyen de fermeture et de confinement du conteneur et un moyen d'introduction des échantillons dans le 10 conteneur, selon sa position, la tête de prélèvement étant démontable pour extraire le conteneur de l'espace interne de la tête de prélèvement. Dans la réalisation principale de l'invention, la tête de prélèvement comprend une paroi latérale dans laquelle est disposée au moins une lumière latérale. Selon une réalisation préférentielle de l'invention, le piston est creux, 15 mobile en translation verticale et dispose d'au moins une ouverture latérale au niveau de la tête de prélèvement, de manière à ce que lorsque le piston est en position basse, l'ouverture latérale du piston soit positionnée en regard des parois d'un trou central d'un bouchon du dispositif d'obturation, le conteneur de prélèvement étant ainsi isolé du matériau à échantillonner, et que lorsque le piston est en position haute, l'ouverture 20 latérale du piston soit positionnée pour permettre le passage du matériau vers l'intérieur du piston et vers l'intérieur du conteneur, assurant ainsi l'écoulement du matériau vers le conteneur pour assurer le prélèvement. De préférence, un espace annulaire sépare le conteneur d'une paroi latérale de la tête de prélèvement. 25 Dans une réalisation particulière, la partie inférieure de la tête de prélèvement est désolidarisable de la paroi latérale de la tête de prélèvement. Le système de support et de commande du dispositif de l'invention se réalise préférentiellement au moyen d'un tube de commande fixé au piston, équipé d'un guidon de commande et entouré d'un tube support. 3045824 4 Dans ce cas, un jeu de rallonge de différentes longueurs à placer entre la tête de prélèvement et le tube de support est prévu. Pour le transport du conteneur vers les lieux d'examen, d'analyse et/ou de traitement, on utilise un conteneur de transport en plomb de diamètre interne 5 supérieur au diamètre externe du récipient. Il est avantageux de prévoir une herse de pénétration en dessous de la partie inférieure de la tête de prélèvement. A noter que le piston est actionné à distance depuis la zone d'intervention à faible exposition radiologique. 10 Un deuxième objet principal de l'invention est un procédé de prélèvement d'échantillons de matériau constitué de liquide chargé en matières insolubles utilisant le dispositif de prélèvement décrit ci-dessus et comportant les étapes suivantes : 1°) Positionnement du conteneur de prélèvement ouvert dans la partie 15 inférieure de la tête de prélèvement, fermeture de la tête de prélèvement par vissage de la paroi latérale, 2°) Descente de la tête de prélèvement dans la cuve ou l'équipement contenant le matériau à échantillonner avec connexion des rallonges nécessaires en fonction de la profondeur de l'échantillon de matériau à prélever, 20 3°) Mouvement de rotation alternée de la tête de prélèvement pour la faire pénétrer dans le matériau, 4°) Prélèvement de l'échantillon par actionnement du piston creux et verrouillage en position haute de remplissage, 5°) Fermeture de la tête de prélèvement par actionnement du piston et 25 verrouillage en position basse de fermeture, 6°) Remontée progressive de la tête de prélèvement, et rinçage de l'ensemble, par exemple par pulvérisation d'eau, 7°) Reprise manuelle et transfert dans un conteneur intermédiaire en plomb, 3045824 5 8°) Ouverture de la tête de prélèvement par dévissage de la paroi latérale, récupération du conteneur de prélèvement, éventuel contrôle visuel du contenu du conteneur de prélèvement, fermeture du conteneur de prélèvement avec son couvercle, de préférence vissable, 5 9°) Pose d'un couvercle en plomb sur le conteneur intermédiaire en plomb (contenant le conteneur de prélèvement fermé par son couvercle) pour transfert dans une cellule ou sas d'intervention, 10°) Reprise du conteneur de prélèvement dans un conteneur de transport en plomb (agréé pour les transports) et mise en place d'un couvercle de plomb 10 sur le conteneur de transport en plomb, de préférence fixé par vis avec joint d'étanchéité, 11°) Transfert de l'ensemble avec la protection de plomb. 12°) Ouverture du couvercle de protection en plomb, préhension et extraction du conteneur de prélèvement, de préférence transfert vers une enceinte de confinement ventilée, ouverture du conteneur de prélèvement pour examen, analyse 15 et/ou traitement de l'échantillon qui y est contenu. Liste des figures L'invention et sa réalisation principale seront mieux comprises à la 20 lecture de la description suivante, qui est accompagnée des figures suivantes : - figure 1, déjà décrite, en coupe, un dispositif de prélèvement d'échantillons selon l'art antérieur ; - figure 2, en coupe, la réalisation préférentielle du dispositif de prélèvement selon l'invention dans une première position de fonctionnement ; 25 - figure 3, en coupe, le même dispositif de prélèvement selon l'invention dans une deuxième position de fonctionnement ; - figure 4, en vue cavalière, toute la partie supérieure du dispositif de prélèvement selon l'invention ; - figure 5, un jeu de rallonges faisant partie du dispositif selon 30 l'invention ; et 3045824 6 - figure 6, en coupe, le dispositif selon l'invention, pendant une étape du procédé selon l'invention. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention 5 Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent de remplir un conteneur d'un échantillon de matériau radiologiquement contaminé, tel que des résines ou des boues, ce conteneur étant également dénommé cruchon, en une seule immersion dans une cuve ou un équipement et avec une contamination radiologique surfacique 10 maîtrisée de ce conteneur. Le dispositif selon l'invention comprend trois parties principales qui sont : - une tête de prélèvement, - un conteneur de l'échantillon prélevé, - des moyens de commande à distance complétés d'un jeu de rallonges 15 de différentes longueurs. Ce dispositif peut être complété d'un conteneur intermédiaire en plomb pour l'ouverture de la tête de prélèvement et d'un conteneur de transport en plomb utilisé après le prélèvement pour le transport de l'échantillon jusqu'au lieu d'examen, d'analyse ou de traitement ultérieur. 20 En référence à la figure 2, la tête de prélèvement 10 est suspendue à un tube support non représenté et entourant un tube de commande 20 faisant partie des moyens de commande. Toutefois, le tube de commande 20 peut coulisser dans la tête de prélèvement 10, et plus précisément dans la partie supérieure 12 de la tête de prélèvement 10. Un piston 21 est fixé à l'extrémité inférieure du tube de commande 20 et 25 possède au moins une ouverture latérale 22 destinée à permettre aux matériaux (liquides chargés en matières insolubles, boues ou résines) prélevés de passer dans le conteneur 30. Le reste de la tête de prélèvement est constitué par une paroi latérale 11, de préférence cylindrique, à la partie inférieure de laquelle est fixée une base 16. En 3045824 7 dessous de cette base 16, est fixée une herse 13 équipée de plusieurs lames, et destinée à faciliter l'enfoncement de la tête de prélèvement dans les résines ou les boues à prélever. A l'intérieur de la tête de prélèvement, un conteneur 30, de préférence cylindrique, est placé, reposant sur la base 16 de la tête de prélèvement 10. Son diamètre 5 externe est largement inférieur au diamètre interne de la paroi latérale 10, de manière à ce que subsiste entre ces deux éléments un espace annulaire 15. Celui-ci assure la non contamination de la paroi extérieure du conteneur 30. On précise que le conteneur 30 est, de préférence, en polycarbonate (par exemple commercialisé par Bayer sous la marque « Makrolon ») qui est une matière translucide. 10 Sur cette figure 2, le piston 21, comme le tube de commande 20 auquel il est fixé, est en position haute. Dans cette position, le piston 21 se trouve dans la partie supérieure du volume interne de la tête de prélèvement 10, et au même niveau que des lumières latérales 14 dans la partie supérieure de la paroi latérale 11 (voir figure 3). De ce fait, le matériau à prélever, tel que les résines ou les boues, peut pénétrer, en premier 15 lieu, par la ou les lumières latérales 14 de la paroi latérale 11 de la tête de prélèvement 10, puis, pénétrer dans la ou les ouvertures latérales 22 du piston 21. Comme ce dernier est creux et ouvert dans sa partie inférieure, le matériau peut s'écouler gravitairement dans le conteneur 30, en passant par un trou central 32 d'un bouchon 31, comme l'indique la flèche sur la figure 2. 20 En référence à la figure 3, le tube 20 et le piston 21 sont en position basse. Dans cette position, la ou les ouvertures latérales 22 du piston 21 sont en regard des parois du trou central 32 du bouchon 31. Le matériau restant à l'intérieur du piston 21 tombe alors à l'intérieur du conteneur 30 et ne peut pas s'en échapper. Une double flèche montre que le tube de commande 20, et en 25 conséquence le piston 21, sont actionnés par un opérateur pour faire des allers et retours verticaux, de façon à pomper le matériau et à procéder au remplissage de l'intérieur du conteneur 30. Des mouvements de rotation du tube 20 peuvent également faciliter le mouvement du matériau, et donc le remplissage de l'intérieur du conteneur 30. En référence à la figure 4, les moyens de commande comprennent un 30 guidon support 23 auquel est fixé un tube support 26 qui entoure le tube de commande 3045824 8 20, invisible sur cette figure. Ce tube support 26 est fixé à une bride supérieure 17 de la tête de prélèvement. Sur cette figure 4, on peut voir une lumière latérale 14 de la paroi latérale 11 de la tête de prélèvement 10. Un guidon de commande 24 est monté solidaire avec le tube de commande, référencé 20 sur les autres figures, et peut donc se translater 5 verticalement, grâce à deux fentes pratiquées dans le tube support 26. Le procédé d'échantillonnage selon l'invention est mis en oeuvre par les étapes suivantes. En référence aux figures 2 et 3, le conteneur 30 sans son couvercle est, en premier lieu, placé dans la partie inférieure de la tête de prélèvement 10 et plus 10 précisément dans ou sur la base 16 de cette dernière. Pour cette mise en place, la paroi latérale 11 de la tête de prélèvement 10 est prévue vissable sur la base 16 de cette dernière. De cette façon, elle peut être désolidarisée de la partie inférieure de la tête de prélèvement 10 et le conteneur 30 peut être placé sur la base 16. A l'aide de rallonges, non représentées sur ces figures, il est possible de 15 descendre la tête de prélèvement à une certaine profondeur dans la cuve ou l'équipement dans lequel le prélèvement d'échantillon doit être effectué. En référence à la figure 5, ce jeu de rallonges 25, de différentes longueurs, est prévu, de manière à pouvoir ajuster la longueur du tube support 26 à la profondeur à laquelle l'échantillonnage doit avoir lieu. 20 S'ensuit donc la descente de l'ensemble des moyens de commande et de la tête de prélèvement à l'intérieur de la cuve ou de l'équipement où se trouvent les matériaux à prélever, tels que les boues ou résines. Une fois la tête de prélèvement 10 en place, un effort de poussée et des mouvements de rotation sont pratiqués sur le guidon support 23 pour que la tête de 25 prélèvement 10 pénètre bien dans le matériau grâce à la herse 13. Le prélèvement de l'échantillon peut alors avoir lieu par l'ouverture de la tête de prélèvement, c'est-à-dire la mise en coïncidence de la ou des lumières latérales 14 de la paroi latérale 11 avec la ou les ouvertures latérales 22 du piston 21. Pour effectuer cette manoeuvre, le piston 21 est remonté en position haute, de façon manuelle 30 ou pneumatique. 3045824 9 On procède alors à une faible agitation de la tête de prélèvement 10 en actionnant les moyens de commande, à savoir le guidon de commande 24, afin de faciliter l'écoulement du matériau dans le conteneur 30 au travers des ouvertures latérales 22. 5 Une fois le conteneur 30 rempli, celui-ci est fermé par descente du piston 21 dans le trou central 32. L'ensemble de la tête de prélèvement est alors remonté hors de la cuve ou de l'équipement, puis rincé, par exemple avec de l'eau pulvérisée. En référence à la figure 6, on place alors la tête de prélèvement 10 dans un conteneur intermédiaire en plomb 50. 10 On dévisse alors la paroi latérale 11 par rapport à la base 16 de la tête de prélèvement 10 et on soulève toute la partie supérieure de la tête de prélèvement. On peut alors procéder à un contrôle visuel du niveau de matériau prélevé dans le conteneur 30. Le conteneur 30 est alors fermé par son couvercle, non représenté sur 15 cette figure, et mis à la place du bouchon 31. S'ensuit alors la pose d'un couvercle de plomb sur le conteneur intermédiaire de plomb 50 puis le transfert dans une autre cellule ou sas d'intervention. Une fois dans le sas d'intervention, le conteneur de prélèvement est extrait du conteneur intermédiaire 50 pour être introduit dans un conteneur (ou château) 20 de transport en plomb et agréé pour les transports, sur lequel un couvercle de plomb est mis en place et fermé. Enfin, le transfert ou transport de ce château de plomb a lieu, suivi de son ouverture, de la préhension et de l'extraction du conteneur 30, en vue de l'examen, de l'analyse ou du traitement de l'échantillon de matériau qui y est contenu. REVENDICATIONS1. Dispositif de prélèvement d'échantillons d'un matériau radiologiquement contaminé constitué de liquide chargé en matières insolubles au moyen d'une tête de prélèvement (10) et comprenant des moyens de commande à distance, la tête de prélèvement (10) comportant un espace interne, à l'intérieur duquel un échantillon doit être prélevé, et des moyens de fermeture, le remplissage de l'intérieur de l'espace interne se faisant par actionnement d'un piston (21) actionné à distance, caractérisé en ce qu'il comprend : - un conteneur (30) de réception de l'échantillon placé dans l'espace interne de la tête de prélèvement (10) et - un piston (21) coulissant de manière étanche dans un dispositif d'obturation (31, 32) dudit conteneur (30), ledit piston constituant un moyen de fermeture du conteneur (30) et un moyen d'introduction des échantillons dans ledit conteneur (30), la tête de prélèvement (10) étant démontable, pour extraire le conteneur (30) de l'espace interne de la tête de prélèvement (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une lumière latérale (14) dans une paroi latérale (11) de la tête de prélèvement (10). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston (21) est creux et mobile en translation verticale et dispose d'au moins une ouverture latérale (22) au niveau de la tête de prélèvement (10), pour qu'en position haute, la au moins une ouverture latérale (22) soit positionnée pour permettre le passage du matériau vers l'intérieur du piston (21) et vers l'intérieur du conteneur (30) et qu'en position basse, la au moins ouverture latérale (22) soit positionnée en regard des parois d'un trou central (32) d'un bouchon (31) du dispositif d'obturation. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un espace annulaire (15) entre la paroi latérale (11) de la tête de prélèvement (10) et la paroi externe du conteneur (30). 3045824 11 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une herse de pénétration (13) placée en dessous de la partie inférieure de la tête de prélèvement (10). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé 5 en ce qu'une partie inférieure, à savoir une base (16), de la tête de prélèvement (10) est désolidarisable de la paroi latérale (11). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent, entre autres, un tube de commande (20) entouré d'un tube support (26) équipé d'un guidon de préhension (23), le 10 tube de commande étant fixé au piston (21) et étant équipé d'un guidon de commande (24). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un jeu de rallonges (25) de différentes longueurs et destiné à prolonger le tube support (26) pour placer la tête de prélèvement (10) au niveau du matériau à prélever. 15 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 et 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un château en plomb (50) pour le transport de la tête de prélèvement (10), le diamètre interne du château en plomb (50) étant supérieur au diamètre externe de la paroi latérale (11) de la tête de prélèvement (10). 10. Procédé de prélèvement d'un échantillon de matériau 20 radiologiquement contaminé constitué de liquide chargé en matières insolubles au moyen du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 1 - placement du conteneur (30) ouvert, à l'intérieur de la tête de prélèvement (10) ; 25 2 - descente de la tête de prélèvement (10) dans le matériau à prélever avec connexion des rallonges (25) nécessaires, suivant la profondeur de l'endroit où se trouve le matériau à prélever ; 3 - mouvements de rotation alternée de la tête de prélèvement (10), pour la faire pénétrer dans le matériau à prélever ; 30 3045824 12 4 - prélèvement de l'échantillon par actionnement du piston (21) et verrouillage en position haute de remplissage ; 5 - fermeture de la tête de prélèvement (10) par actionnement du piston (21) et verrouillage en position basse de fermeture ; 5 6 - remontée progressive de la tête de prélèvement (10) ; 7 - récupération de la tête de prélèvement (10) pour placement dans le conteneur intermédiaire de plomb (50) ; 8 - ouverture de la tête de prélèvement (10) par démontage de la paroi latérale (11) par rapport à la base (16) de la tête de prélèvement (10), récupération du 10 conteneur de prélèvement (30), éventuel contrôle visuel du contenu du conteneur de prélèvement (30), fermeture du conteneur de prélèvement (30) avec son couvercle ; 9 - Pose d'un couvercle en plomb sur le conteneur intermédiaire (50) en plomb contenant le conteneur de prélèvement (30) fermé par son couvercle, pour transfert dans une cellule ou sas d'intervention, 15 10 - Reprise du conteneur de prélèvement (30) dans un conteneur de transport en plomb agréé pour les transports et mise en place d'un couvercle de plomb sur le conteneur de transport en plomb, 11 - Transfert de l'ensemble avec la protection de plomb. 12 - Ouverture du couvercle de protection en plomb, préhension et 20 extraction du conteneur de prélèvement (30), ouverture du conteneur de prélèvement (30) pour examen, analyse et/ou traitement de l'échantillon qui y est contenu.