Brevet FR3063812A1 — publié le 20180914

DISPOSITIF D'ECRAN AUX RAYONNEMENTS IONISANTS DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention appartient au domaine de la radioprotection. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'écran aux rayonnements ionisants adapté pour être disposé dans un canal de ventilation traversant un mur ou une dalle et son procédé de fabrication. De tels dispositifs d'écran aux rayonnements ionisants sont utilisés dans le cadre de traversées de ventilation à travers des parois telles qu'un mur ou une dalle d'une enceinte contenant ou risquant de contenir un rayonnement ionisant. En effet, une telle enceinte, généralement une pièce ou un local avec des murs, nécessite une ventilation par le biais d'une traversée de mur. Or, les rayonnements ionisants, et plus particulièrement les rayonnements gammas, sont susceptibles de traverser l'enceinte. Les murs de l'enceinte sont généralement conçus pour arrêter ou diminuer fortement ces rayonnements ionisants, et sont typiquement dans une matière dense telle que le béton, et réalisés sur de fortes épaisseurs, pouvant atteindre plus d'un mètre d'épaisseur. La présence d'une réservation dans l'enceinte formant un canal de ventilation pour permettre la ventilation constitue cependant un lieu de passage ou zone de fuite pour les rayonnements ionisants, en l'absence de matériau dense et épais pour les stopper. Il est donc généralement prévu un dispositif d'écran aux rayonnements ionisants comprenant un organe hélicoïdal s'enroulant autour d'une direction longitudinale. Le dispositif d'écran aux rayonnements ionisants est disposé dans le canal de ventilation traversant un mur ou une dalle. L'organe hélicoïdal permet de laisser passer l'air qui s'enroule autour de l'organe hélicoïdal, tandis que les rayonnements ionisants, se propageant en ligne droite, sont arrêtés par l'organe hélicoïdal. Afin d'assurer un facteur d'atténuation satisfaisant des rayonnements ionisants, il est nécessaire que l'organe hélicoïdal présente une certaine densité et une certaine épaisseur dans sa direction longitudinale, afin de présenter suffisamment de matière à traverser aux rayons électromagnétiques (rayons gammas ou rayons X) pour arrêter ceux-ci. Par conséquent, l'organe hélicoïdal d'un dispositif d'écran aux rayonnements 3063812 2 ionisants de l'état de la technique est typiquement formé par une vis usinée dans un bloc de métal tel que l'acier, notamment de l'acier inoxydable. La réalisation par procédé de fonderie peut être également utilisée pour un matériau comme la fonte ou le plomb. Il en résulte une fabrication très longue et coûteuse, qui doit être faite sur mesure, ou restreignant les dimensions à quelques modèles standardisés. De plus, l'aspect massif de tels dispositifs d'écran aux rayonnements ionisants rend difficile le démantèlement du dispositif en fin de vie. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention a pour but de proposer un dispositif d'écran aux rayonnements ionisants permettant d'arrêter ou diminuer fortement les rayonnements ionisants tout en 15 permettant à de l'air de ventilation de le traverser, qui sont peu coûteux et rapide à fabriquer, et facile à démonter. A cet effet, il est proposé un dispositif d'écran aux rayonnements ionisants adapté pour être disposée dans un canal de ventilation traversant un mur ou une dalle, 20 comprenant un organe hélicoïdal s'enroulant autour d'une direction longitudinale, dans lequel la partie hélicoïdale est constituée d'une pluralité de parties planes disposée adjacentes les unes aux autres dans la direction longitudinale, chaque partie plane présentant au moins une pale, la pale d'une partie plane étant décalée par rotation angulaire autour de l'axe longitudinal par rapport à la pale d'une partie 25 plane adjacente. Le dispositif est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - le décalage angulaire entre deux parties planes adjacentes est inférieur à 7'; 30 - les parties planes présentent une épaisseur inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 mm ; - le dispositif comprend une virole à l'intérieur duquel est disposé l'organe hélicoïdal, et au moins un élément de mise sous contrainte des parties planes les unes par rapport aux autres s'appuie sur ladite virole, ou chaque partie plane présente un 35 centre évidé, et un axe traverse le centre évidé des parties planes, et au moins un 5 10 3063812 3 élément de mise sous contrainte des parties planes les unes par rapport aux autres s'appuie sur ledit axe ; - le dispositif comprenant un guide de décalage, les parties planes présentant une partie complémentaire dudit guide de décalage engagée avec le guide de décalage, 5 la disposition angulaire d'une partie plane autour de la direction longitudinale étant imposée par l'engagement du guide de décalage et de la partie complémentaire de ladite partie plane ; - le guide de décalage est une nervure et les parties planes présentent une entaille dans laquelle la nervure est insérée, ou le guide de décalage est une rainure et les 10 parties planes présentent un ergot inséré dans la rainure ; - le dispositif comprend un virole à l'intérieure de laquelle est disposé l'organe hélicoïdal, et dans lequel le guide de décalage s'enroule autour de la direction longitudinale sur une face interne de ladite virole, et dans lequel la partie complémentaire s'engageant avec le guide de décalage est arrangé en périphérie de 15 la pale ; - le guide de décalage est arrangé sur un axe traversant des centre évidé des parties planes, et les parties complémentaires s'engageant avec le guide de décalage sont arrangées au niveau du centre évidé des parties planes ; - le guide de décalage s'enroule autour de la direction longitudinale et la disposition 20 des parties complémentaire sur les parties planes est identique ; - le guide de décalage est rectiligne dans la direction longitudinale et la disposition des parties complémentaire sur les parties planes varie en fonction du décalage angulaire. 25 L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif d'écran aux rayonnements ionisants selon l'invention, comprenant des étapes de : - fourniture des parties planes, - disposition des parties planes les unes contre les autres, en décalant angulairennent chaque pale par rapport à la pale de la partie plane adjacente par 30 rotation autour de l'axe longitudinal des parties planes. PRESENTATION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à 35 des modes de réalisations et des variantes selon la présente invention, donnés à titre 3063812 4 d'exemples non limitatifs et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la figure 1 illustre de manière schématique une vue d'ensemble d'un dispositif d'écran aux rayonnements ionisants selon un mode de réalisation possible 5 de l'invention ; - les figures 2 et 3 illustrent de manière schématique des exemples de parties planes constitutives de l'organe hélicoïdale selon des modes de réalisation possibles de l'invention ; - la figure 4 illustre de manière schématique un exemple de trois parties 10 planes disposées adjacentes les unes aux autres, et dont les extrémités des pales sont biseautées ; - les figures 5, 6 et 7 montrent des extrémités de dispositifs d'écran aux rayonnements ionisants selon des modes de réalisation possibles de l'invention ; - la figure 8 montre un détail d'une extrémité d'un dispositif d'écran aux 15 rayonnements ionisants selon un mode de réalisation possible de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 1, un dispositif d'écran aux rayonnements ionisants 1 20 comprenant un organe hélicoïdal 2 s'enroulant autour d'une direction longitudinale 3. Dans l'exemple illustré, l'organe hélicoïdal 2 présente une hélice à trois pales s'enroulant autour de la direction longitudinale 3 depuis une première extrémité 4 du dispositif 1 jusqu'à une seconde extrémité 5 du dispositif 1. Le nombre de pales peut varier suivant les besoins. La direction longitudinale 3 relie la première extrémité 4 à 25 la seconde extrémité 5. Un fourreau ou virole 6 entoure l'organe hélicoïdal 2, et des brides 7, 8 peuvent être disposées en périphérie de la virole 6 à chaque extrémité 4, 5 du dispositif 1. Contrairement aux dispositifs de l'état de la technique, la partie hélicoïdale 2 est 30 constituée d'une pluralité de parties planes disposée adjacentes les unes aux autres dans l'axe longitudinale 3. Les figures 2 et 3 montrent des exemples de telles parties planes 10. Chaque partie plane 10 présente au moins une pale 11, et peut en comporter plus, par exemple trois comme dans l'exemple illustré. Les pales 11 peuvent être rattachées à un centre 12, 13, qui peut être un centre évidé 12 comme 35 sur la figure 2 ou un centre plein 13 comme sur la figure 3. Les centres 12, 13 des 3063812 5 parties planes sont alignés dans la direction longitudinale 3. Les parties planes 10 sont réparties le long de la direction longitudinale 3 et s'étendent dans des plans perpendiculaires à ladite direction longitudinale 3. De préférence, les pales 11 d'une partie planes 10 sont distribuées régulièrement autour de leur centre 12, 13. 5 Les parties planes 10 peuvent être identiques entre elles, ou comporter des changements de diamètres. En effet, de façon particulièrement avantageuse, il est possible de prévoir un changement de diamètre du dispositif d'écran aux rayonnements ionisants 1, et donc un changement de diamètre des parties planes 10. 10 Le dispositif d'écran aux rayonnements ionisants 1 peut ainsi présenter une première partie avec des parties planes 10 présentant un premier diamètre, et au moins une seconde partie avec des parties planes 10 présentant un second diamètre différent du premier diamètre. La variation du diamètre permet de bloquer d'éventuelles lignes de fuites entre les parties planes 10, la virole 6 et/ou le mur dans lequel le 15 dispositif d'écran aux rayonnements ionisants 1 est inséré. Les parties planes 10 sont disposées de sorte que la pale d'une partie plane 10 soit décalée par rotation angulaire autour de l'axe longitudinal par rapport à la pale d'une partie plane adjacente. Les parties planes 10 sont décalées les unes par rapport aux 20 autres dans le même sens. En raison de ce décalage, les pales 11 des différentes parties planes forment des hélices. De préférence, le décalage angulaire entre deux parties planes adjacentes est inférieur à 7°, de préférence encore inférieur à 50, et de préférence encore inférieur à 2°. Plus le décalage angulaire est faible, plus les hélices ainsi formées présentent un aspect lisse, limitant les pertes de charge pour 25 l'air traversant le dispositif. Pour la même raison, les parties planes 10 présentent de préférence une épaisseur inférieure à 10 mm, de préférence encore inférieur à 5 mm, de préférence encore inférieure à 2 mm. La figure 4 montre un exemple de mise en forme des parties planes 10 visant à 30 minimiser ou annuler les décrochages entre les pales 11, dans un exemple où trois parties planes sont disposées adjacentes les unes aux autres. Les tranches 21 des pales 11 peuvent être biseautées avec une inclinaison compensant le décrochage résultant de leur décalage angulaire, de sorte que la tranche d'une pale 11 prolonge la tranche de la pale adjacente sans discontinuités, ou au moins en minimisant 35 celles-ci. On obtient alors une hélice lisse imitant les pertes de charge pour l'air 3063812 6 traversant le dispositif d'écran aux rayonnements ionisants 1. L'aspect biseauté des tranches 21 peut être obtenu a priori lors de la fabrication des parties planes 10, ou a posteriori, après la mise en place des parties planes 10, par un traitement mécanique tel qu'un usinage. 5 Il est également possible d'ajouter un matériau lissant venant combler les décrochages entre les pales 11 afin de lisser la surface de l'hélice. On utilise alors un matériau propre à être étaler et à venir combler les décrochages, tel que du silicone, qu'il est possible d'étaler à la spatule. 10 Afin d'assurer une épaisseur des hélices suffisantes pour stopper les rayonnements, l'organe hélicoïdal 2 comprend de préférence au moins 50 parties planes 10 autour de la direction longitudinale 3, et de préférence encore au moins 100 parties planes 10. L'organe hélicoïdal 2 forme au moins un tour d'hélice sur la longueur du dispositif 1, 15 et de préférence au moins deux tours d'hélice Les parties planes 10 sont de préférence dans un matériau dense permettant l'absorption des rayonnements gamma, et sont typiquement dans un métal tel que la fonte, l'acier de préférence inoxydable, ou le plomb, mais peuvent également, dans 20 le but d'absorber ou de ralentir des neutrons, être réalisées dans des matériaux hydrogénés tels que le propylène, le polyéthylène, etc. Les parties planes 10 présentent une forme inscrite dans un cercle correspondant au diamètre de la traversée de mur ou dalle dans laquelle le dispositif 1 doit être 25 installé, avec la virole 6 les contenant. Les extrémités des pales affleurent la périphérie du dispositif 1, constituée par la virole 6. Afin d'assurer une obturation complète du dispositif dans les directions parallèles à la direction longitudinale, il peut être prévu de déposer sur les extrémités des pales 11 un revêtement ductile propre à épouser les contours internes de la virole6, ou de souder l'extrémité des 30 pales 11 à la virole 6 lors de leurs mises en place. La surface interne de la virole 6 peut présenter un revêtement ductile tel que du plomb, ou autre matériau de densité au moins équivalente au béton. La virole 6 peut être monobloc ou bien être constitué de plusieurs portions assemblées entre elles, et notamment de deux demi-coquilles. 35 3063812 7 Pour maintenir en place les parties planes 10, plusieurs solutions sont possibles dont les figures 5, 6, 7 et 8 donnent des exemples. Lorsque le dispositif 1 comprend une virole 6 à l'intérieur duquel est disposé l'organe hélicoïdal 2, il est possible de prévoir au moins un élément de mise sous contrainte des parties planes 10 les unes par 5 rapport aux autres s'appuyant sur ladite virole 6. Cet élément de mise sous contrainte peut être une bride 7, 8 apposée à une extrémité 4, 5 de la virole 6 et venant recouvrir la périphérie de la partie plane 10 disposée à cette extrémité 4, 5. La bride 7, 8 peut être fixée sur la virole 6 par exemple par soudure ou par des boulons coopérant avec une autre bride déjà fixée à la virole 6. La bride 7, 8 vient 10 appuyer sur les parties planes 10 et les empêche de se disjoindre les unes des autres. L'élément de mise sous contrainte peut également être un organe de blocage tel qu'une vis 17 s'engageant dans une partie de réception 16 faisant saillie depuis la virole 6 vers l'intérieure de celui-ci à une extrémité 4, 5 du dispositif, comme illustré 15 sur les figures 7 et 8. La vis 17 se visse dans la partie de réception 16 et vient alors faire pression contre une pale 11 faisant face à la partie de réception 16, empêchant les parties planes 10 de se disjoindre les unes des autres. De préférence, un organe de blocage est disposé en face de chaque pale 11 de la partie plane 10 à l'extrémité 4, 5 du dispositif 1. 20 L'élément de mise sous contrainte peut également être un organe de verrouillage tel qu'un boulon ou une goupille, s'appuyant sur un axe 14 traversant les centres évidés 12 des parties planes 10 et bloquant ledit axe 14. Le blocage de l'axe 14 comprime les parties planes 10 et les empêche de se disjoindre les unes des autres. 25 Une rondelle 15 peut être prévue sur les extrémités de l'axe 14 afin d'obturer le vide crée par les centres évidés 12 et permettre le blocage de l'axe 14. La présence d'un axe 14 traversant les centres évidés 12 des parties planes 10 peut rendre non nécessaire la présence d'une virole 6. 30 Afin d'assurer et de maintenir le décalage angulaires des parties planes 10 les unes par rapport aux autres, le dispositif 1 comprend de préférence un guide de décalage, et les parties planes 10 présentent une partie complémentaire dudit guide de décalage engagée avec le guide de décalage, la disposition angulaire d'une partie plane 10 autour de la direction longitudinale 3 étant imposée par l'engagement du 35 guide de décalage et de la partie complémentaire. 3063812 8 Le guide de décalage peut par exemple être une nervure et les parties planes 10 présentent alors une entaille dans laquelle la nervure est insérée. La nervure peut avantageusement être un cordon de soudure. Le guide de décalage peut être 5 également être une rainure et les parties planes 10 présentent alors un ergot inséré dans la rainure. Le guide de décalage peut s'enrouler autour de la direction longitudinale 3, la partie complémentaire de chaque partie plane 10 est alors disposée sinnilairennent dans chaque partie plane 10. La disposition angulaire d'une partie plane 10 autour de la direction longitudinale 3 imposée par l'engagement du 10 guide de décalage et de la partie complémentaire varie alors légèrement entre chaque partie plane 10 en raison de l'enroulement du guide de décalage, résultant en un décalage angulaire entre des parties planes 10 adjacentes. Le guide de décalage peut s'enroule autour d'un axe 14 traversant un centre évidé 12 15 des parties planes 10. La partie complémentaire s'engageant avec le guide de décalage est alors arrangée au niveau du centre évidé 12 des parties planes. Par exemple, sur la figure 2, la partie plane 10 comporte un ergot 18 faisant saillie dans le vide central du centre évidé 12. L'axe 14 comporte alors une rainure accueillant ledit ergot 18, et imposant la disposition angulaire de la partie plane 10 autour de la 20 direction longitudinale 3. Une variante de ce système de guidage centrale est la réalisation d'une encoche en lieu et place de l'ergot 18, et la réalisation d'une pluralité de positions angulaires d'encoches équivalentes à l'ensemble des décalages entre deux parties planes 10. 25 L'alignement des encoches 18 par un guide interne impose la disposition angulaire de la partie plane 10 autour de la direction longitudinale 3. Lorsque le dispositif 1 comprend une virole 6 à l'intérieur duquel est disposé l'organe hélicoïdal 2, le guide de décalage peut s'enrouler sur une face interne de la dite 30 virole 6 autour de la direction longitudinale 3. La partie complémentaire s'engageant avec le guide de décalage est alors arrangée en périphérie de la pale 11 de la partie plane 10. Par exemple, en référence aux figures 3 et 7, au moins une pale 11 d'une partie plane 10 présente une entaille 19 dans sa périphérie. L'entaille 19 s'engage sur une rainure 20, par exemple un cordon de soudure, s'enroulant sur une face interne 35 de la virole 6 autour de la direction longitudinale 3. L'engagement de l'entaille 19 3063812 9 avec la rainure 20 impose la disposition angulaire de la partie plane 10 autour de la direction longitudinale 3. Il est possible que le guide de décalage arrangé sur un axe 14 traversant des centre 5 évidés 12 des parties planes 10 soit rectiligne. C'est la disposition des parties complémentaire sur les parties planes 10 qui varie alors en fonction du décalage angulaire que doivent présenter deux parties planes 10 adjacentes. Par exemple, la disposition de l'ergot 18 sur l'exemple de la figure 2 peut varier angulairennent autour du centre d'une partie plane 10 à l'autre. Alternativement, à la place de l'ergot 18 de 10 la figure 2, les centres évidés 12 des parties planes peuvent présenter des encoches dont la disposition autour du centre varie d'une partie plane 10 à une autre. Cette approche nécessite cependant de repérer les parties planes, qui ne sont plus identiques, et de les monter dans un ordre précis. 15 La fabrication d'un tel dispositif de dispositif d'écran aux rayonnements ionisants 1 est particulièrement simple et peu coûteux. Les parties planes 10 peuvent être découpées dans une tôle, par exemple au moyen d'un laser pour une plus grande précision. Puis, une fois fournies les parties planes 10, elles sont disposées les unes contre les autres, en décalant angulairennent chaque pale 11 par rapport à la pale 11 20 de la partie plane 10 adjacente par rotation autour de l'axe longitudinal 3. Lorsque qu'un guide de décalage est présent, la mise en place d'une partie plane 10 comprend l'engagement dudit guide de décalage avec la partie complémentaire correspondante de la partie plane 10. Il est ensuite possible de contraindre les parties planes 10 assemblées adjacentes les unes aux autres au moyen d'un élément de mise sous 25 contrainte comme précédemment décrit. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans 30 sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif d'écran aux rayonnements ionisants (1) adapté pour être disposée dans un canal de ventilation traversant un mur ou une dalle, comprenant un organe hélicoïdal (2) s'enroulant autour d'une direction longitudinale (3), caractérisé en ce que la partie hélicoïdale (2) est constituée d'une pluralité de parties planes (10) disposée adjacentes les unes aux autres dans la direction longitudinale (3), chaque partie plane (10) présentant au moins une pale (11), la pale (11) d'une partie plane (10) étant décalée par rotation angulaire autour de l'axe longitudinal par rapport à la pale (11) d'une partie plane (10) adjacente. 2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le décalage angulaire entre deux parties planes (10) adjacentes est inférieur à 7°. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les parties planes (10) présentent une épaisseur inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 nnnn. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comprend une virole (6) à l'intérieur duquel est disposé l'organe hélicoïdal (2), et au moins un élément de mise sous contrainte des parties planes (10) les unes par rapport aux autres s'appuie sur ladite virole (6), ou chaque partie plane (10) présente un centre évidé (12), et un axe (14) traverse le centre évidé (12) des parties planes (10), et au moins un élément de mise sous contrainte des parties planes (10) les unes par rapport aux autres s'appuie sur ledit axe. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant un guide de décalage, les parties planes (10) présentant une partie complémentaire dudit guide de décalage engagée avec le guide de décalage, la disposition angulaire d'une partie plane (10) autour de la direction longitudinale (3) étant imposée par l'engagement du guide de décalage et de la partie complémentaire de ladite partie plane (10). 3063812 11 6. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le guide de décalage est une nervure et les parties planes (10) présentent une entaille dans laquelle la nervure est insérée, ou le guide de décalage est une rainure et les parties planes (10) présentent un ergot inséré dans la rainure. 5 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 6, dans lequel le dispositif comprend un virole (6) à l'intérieure de laquelle est disposé l'organe hélicoïdal (2), et dans lequel le guide de décalage s'enroule autour de la direction longitudinale (3) sur une face interne de ladite virole (6), et dans lequel la partie complémentaire s'engageant 10 avec le guide de décalage est arrangé en périphérie de la pale (11). 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 6, dans lequel le guide de décalage est arrangé sur un axe (14) traversant des centre évidé (12) des parties planes (10), et les parties complémentaires s'engageant avec le guide de décalage sont arrangées au 15 niveau du centre évidé (12) des parties planes (10). 9. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel : - le guide de décalage s'enroule autour de la direction longitudinale (3) et la disposition des parties complémentaire sur les parties planes est identique, ou 20 - le guide de décalage est rectiligne dans la direction longitudinale (3) et la disposition des parties complémentaire sur les parties planes varie en fonction du décalage angulaire. 10. Procédé de fabrication d'un dispositif d'écran aux rayonnements ionisants (1) 25 selon l'une des revendications précédentes, comprenant des étapes de : - fourniture des parties planes (10), - disposition des parties planes (10) les unes contre les autres, en décalant angulairennent chaque pale (11) par rapport à la pale (11) de la partie plane (10) adjacente par rotation autour de l'axe longitudinal des parties planes (10). 30