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l/p'erfectonne#en't8 apportés? à 1a:déaciQa 'd i produits
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ae 1'lS'lOna.ans un courat, ssu ¯,:: ;. ¯ w ¯±: t .;.=, ¯.,- ji ¯ - ¯ ¯ ¯ .. ¯ r---.---.- 1 --,* - --'" '>-."'" - "".".-" 'f...-
L'invention a pour objet des perfectionnements apportes aux dispositifs de détection de la rupture des gaines entourant les éléments combustibles fissiles (par exemple en uranium) dans les réacteurs atomiques hétérogènes refroidis par un gaz (tel que l'air, le gaz carbo- nique) circulant, généralenent sous pression et en circuit ferme , au contact des gaines desdits éléments combustibles.
Dans lc brevet principal, on a décrit un perfec-
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tior.ncment à de tels dispositifs, consistant à détecter les ruptures de ine en déterminant la quantité de produits do -fission g.ze-LL-- '- vie trbs courte, tels qu= les kryptons et les x--'non3 ÎOi?:1.,5 z. l' iTJ.t./;rif"11 el-::
'" ei!!0S à partir dos éléments fissiles et parvenus dans le gaz de rofroidisso-
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ment (ou une fraction de celui-ci) 2, la suite do ruptures de gaines, cette détermination étant faite en laissant d'abord séjourner le gaz de refroidissement (ou la fraction de celui-ci utilisée pour la détection) dans un réservoir ou chambre de désintégration approprié dans lequel lesdits produits de fission gazeux à vie très courte se transforment par radioactivité bôta en ions positifs (fols que des ru- bidiums, césiums, strontiums et baryums) susceptibles de s'adsorber sur dos parois métalliques,
puis en le faisant passer -mire une électrode de répulsion fixe et un secteur d'un tombour métallique mobile (par exemple à travers un canal de faible section disposé tangentiellement au
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tasbcur "ui "- traverse une ouverture), ladite électrode dirigeant les ions ven le tambour D,t2.l1irue Sui les collocto, c-t en -vit le dé .)l2.c.::' 'ont dudit tanbour pour qae SUCCG33iv(;;'c:r..t les différents secteurs du tambour soient TIon;s d'abord (;vont 1:
Ln t0Ct0ur de radioactivité (tel 7,uluii compteur à scintillations), ensuite en f-cj de ladite électrode et enfin de nouveau devant ledit détecteur,
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la différence entre les deux indications du dàtcctcirr étant son3ibleDont proportionnullc à lc. quantité d'ions collectée par 10 ....". t.....ws tambour aynt réalisé la collection, et par cvrav ¯17 l.yi 11 + à 1 cumitita do produits de fission à vie très courte dans le gaz de refroidissement.
La sensibilité du dispositif selon le brevet précité est limitée :
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-d'un, part, y::.r le .f-'.i t qu, la production d'ions, par t.- .::.ca::=on dos produits dr; fission gazeux à vie très courte Ains la chr.'ibro de dintrr.tion, ne peut être
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augmentée, pour une teneur donnée du gaz de refroidissc- ment en de tels produits, en accroissant la durée de sé- jour du gaz de refroidissement dans cette chambre (en aug- mentant le volume de celle-ci et/ou en réduisant la vi- tesse de passage du gaz à travers elle), au-dola d'une certaine limite dépendant de la nature , de la pression et de la température du gaz de refroidissement,
du fait que les ions une fois formés ont tend@nce à se combiner avec des électrons (par exemple ceux des parois métalli- rues de la chambre et ceux résultant des rayons bêta engendrés dans ladite chambre), ce qui limite la concen- tration possible des ions à la sortie de la chambre de désintégration, -d'autre part, par le fait qu'une partie des ions quittant ladite chambre est adsorbée entre celle-ci et le secteur du tambour qui les collecte, car ces ions ne sont soumis au. champ électrrique de collection produit par l'électrode de répulsion qu'à la fin de leur parcours.
La présente invention vise à accroître la sensibilité du dispositif de détection des ruptures de gaine selon le brevet précité en augmentant le nombre d'ions collectés par chaque secteur ou portion de la périphérie du tambour pour une même concentration en produits de fission à vie très courte dans le gaz de refroidissement, ou la fraction de celui-ci utilisée pour la détection, et accessoirement en réduisant le bruit de fond d'origine gamma, par augmentation de la distance séparent le détecteur de la zone de collection et en réduisant l'activité résiduelle ou rémanente des différents secteurs du tambour au moment deleur entrée en action dans chaque cycle
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opératoire.
Grâce à cette augmentation de la sensibilité, on réalise un dispositif qui détecte plus rapidement et plus sûrement une rupture de gaine, Dôme peu importante, tout en réduisant, soit le débit de gaz prélevé pour la détec- tion (par exemple 1 à 2% du débit total) ce qui écononise des calories , soit le nombre des détecteurs pour l'ensemble de surveillance d'un réacteur nucléaire.
L'invention consiste principalement à dispose=-contre la périphérie d'un tambour métallique mobile doté de moyens qui on assurent le déplacement suivant un pro- gramme préétabli pour que des secteurs ou portions successifs de sa périphérie soient amenés d'abord dans une position de tarage devant un détecteur de radiations, puis dans une position de collection d'ions en face d'une électrode de répulsion fixe et enfin dans une position de mesuro de nouveau devant ledit détecteur de radiations -une chambre de désintégration ot de formation d'ions traversée par un courant gazeux ayant été en contact avec au mins une gaine entourant un élément combustible fissile de réacteur atomique hétérogène, ladite chambre étant essentiellement caractérisée @ar le fait :
-qu'elle présente une ouverture obturée aussi parfaite- ment que possible par une portion de la périphérie dudit tambour constituant plage de collection, -qu'elle présente une forme évasée à partir de ladite ouverture, de manière à avoir un volume relativement important (tel que la durée de séjour du courant gazeux qui la traverse soit d'au moins une et de préférence plu-
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sieurs secondes) qui soit sensiblement dans sa totalité à la fois visible par ladite plage de collection et situé à une. faible distance de celle-ci, -et qu'elle comporte au moins une électrode disposée à l'extrémité de la chambre opposée à ladite ouverture et apte à Être portée à un potentiel positif élevé pour cons- tituer l'électrode de répulsion fixe.
Pour pouvoir profiter complètement du gain de sensibilité, il y a intérêt à réduire au minimum l'activité rémanente de la plage de collection avant chaque collection, et à cet effet, conformément à une caractéristique secondaire de l'invention, à sugmenter la hauteur du tambour et à réaliser l'entraînement d'un tel tambour de hauteur accrue, d'une part, en translation et, d'autre part, en rotation, afin d'amener successivement toutes les por- tions de sa périphérie (dont le nombre peut dépasser cent) en position de collection des ions radioactifs et en position de mesure de la radioactivité.
Conformément à cette caractéristique, on constitue le tambour métallique par un cylindre de révolution allongé, syant une hauteur suffisante pour comporter, dans la direction de l'axe de révolution, plusieurs zones de collection adjacentes, on dispose ledit détecteur et l'électrode de répulsion fixe en regard de la périphérie du tambour dans la direction de l'axe de celui-ci et de préférence sensiblement côte à c8te, et on prévoit des moyens sptes à assurer le déplacement dudit tambour, d'une part suivant un mouvement de translation dans la direction de l'axe, de préférence alternatif et d'amplitudes inégales dans les deux sens de cette direction, pour amener suc-
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cc.
-sivcuent les différentes sonos de collection adjacentes disposées ds uns bn-ndo comprise entre doux génératrices du cylindre, d'abord on regard dudit détecteur pour nesror la radioactivité r6uL7-n.-nte de ladite zone, puis on face do ladite électrode de répulsion, portée à un poten- tiel positif élevé, pour collecter les ions positifs dudit flux gazeux repoussas par cette électrode, enfin en regard dudit détecteur pour mesurer la radioactivité de ladite zone après collection des ions, et, d'autre part suivront un mouvement do rotation autour dudit axe toujours dans
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le mÉr1e sens ot d'une ntrla fraction de tour, après Que toutes les zones d'une nenc bande ont été utilisées, pour :Jvrrl..:ttrc do recommencer avec les zones d'une bande :
.o..loguc adjacente les opérations précedeonent effectuées avec la bande précédente, les déplaceaents en translation pour passer d'une zone à la suiv,.nte dans une f.1DC bande tant avantageuseLier.t inversés pour deux bandes successives.
Dans un premier mode de réalisation, le cylindre allongé présente une section polygonale et le détec- tour , par exmeple à scintillations, une surface plane
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située ::'..1.1. voisin-.ge ir.1D9dÜ:.t du t",nbour, co qui réduit le bruit de fond dû à l'activité du gaz de refroidissement (car le volume do ce gaz actif entr, la plage de collection et le scintillateur est très faible), mais exige le
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d,-';3cgement du t ::bour de cette surf ;ce lors des mouvements de rotation de. celui-ci;
Dans un deuxième node de:
réalisation, le cylindre allongé présente une section circulaire, ce cui exige un détecteur dont la face frontale est courbe (donc de construction plus délicate) si l'on veut éviter un accrois-
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sellent du volume de gaz admis sous'le détecteur, mais facilite les déplacements en rotation du tambour et di- minue le volume du dispositif en réduisant les courses nortes du tambour nécessaires au dégagement.
Dans les deux cas, tous les mouvements de déplacement du tambour (aussi bien en translation qu'en ro- tation) sont obtenus de préférence à partir d'une rotation, dans un sens ou dans l'autre, d'un arbre de commande, en mettant par exemple en oeuvre, pour la transmission des mouvements à cet arbre à travers un boitier étanche, un coupleur magnétique,
L'invention concerne plus particulièrement l'application aux r acteurs nucléaires modéras au gramite comportant une série da canaux dans lesquels sont logés des barreaux d'uranium enfermés dans des gaines étanches, par exemple en magnésium ct/ou aluminum, munies d'@ilettes de refroidissement,
le gaz de refroidissement traversant lesdits canaux entre lesdites ailettes et étant recyclé à travers le réacteur .
Et elle pourra, de toute façon, être bien conprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexas, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les figures 1 et 2, de ces dessins, sont deux coupes suivant deux directions perpendiculaires entre elles (respectivement par 1-1 de la figure 2 et par II-II de la figure 1) d'un dispositif de détection selon l'invention.
La figure 3 est une vue en élévation, essentiellement en coupe, d'un premier mode de réalisation d'un
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dispositif de détection de la rupture des saines mettant en oeuvre un entraînement alternatif et rotatif selon la caractéristique secondaire de l'invention.
Les fleures 4 et 5 sont des coupes, par IV-IV et V-V resoectivement, de la figure 3.
La figure 6 représente, en vue extérieure, le tambour du dispositif de détection de la figure 3.
La figure 7 est un schéma illustrant les dé- placements en translation du tambour du mode de réalisar tion des figures 3 à 6.
La figure 8 illustre en élévation, essentielle- ment .en coupe , un deuxième mode de réalisation d'un dis- positif de détection de la rupture des gaines mettant en oeuvre un entraînement alternatif et rotatif selon la ca- ractéristique secondaire de l'invention,
La figure 9, enfin, est une vue en bout (carter enlevé) du dispositif de la figure 8.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi oue selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, aux- quels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser un dispositif de détection des ruptures de gaine dans les réacteurs nu- clé@ires hétérogènes, on s'y prend corne suit ou d'une manière analogue;, 'en tenant compte des indications du brevet précité.
Dans le mode de réalisation des figures i et 2, on dispose --. contre la périphérie d'un tambour mobile 8 doté de noyers qui on assurent le déplacement suivant un programme préétabli pour que des secteurs ou portions suc- cessifs de sa périphérie puissent être amenés d'abord dans
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une position de tarage devant un détecteur de radiations,
plis dans une position de collection d'ions en face d'une électrode de répulsion et enfin d-ms une position de mesure de nouveau devront ledit détecteur de radiations -- uno chambre 5 de désintégration et de formation d'ions traversée par un courant gazeux F ayant été en contact avec au moins une gaine entourant un élément combustible fissile dans un réacteur atomique hétérogène (non représenté),ladite
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chambre 5 étant v vûvû nl l nr,.,n-)- caractérisée par le fait! - qu'elle présente une ouverture 5a obturée aussi parfaite- ment que possible par une portion de la périphérie dudit
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t^.:
vbo-.r constituant plage de collection C, - qu'elle présente une fornu éxras6e à partir de ladite ouverture 5a, de naniere qui =voir un volume relativement important ( tel que la durée de séjour dans cette chambre 5 du courant gazeux F qui la traverse soit d'au moins une
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et de préférence plusieurs secondes) qui soit sensible- ment dans sa totalité à la fois visible par ladite plage de collection C et situé à une faible distance de celle- ci, - et qu'elle conporte au moins une électrode 6 disposée
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à l'extrémité de 1^.. chambre opposée à ladite ouvert-xe 5a et apte à ôte portée à un potentiel positif élevé.
Le ccurc...nt rsnvyv r .t ......+...y11 .F des produits de fission gazeux (révélateurs d'une rupture de gaine), -prés avoir trv0r'0 un filtre non repré- senté retenait les particules solides telles que les produits de fission solides, pénètre par une conduite 1 dans
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la chanbrs 5 dans laquelle les produits de fission gazeux à vie très courte se dsintjrnt en ions positifs solides
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adsorbables par une surface métallique avec émission de rayons bêta par une réaction nucléaire du type
36Kr (atome neutre) avec 36 électrons périphériques ----,,.-le(rayon bêta)
+ 37Rb (ion positif @vec moins de
36 électrons périphériques du fait que l'électron rapide bêta entraîne plusieurs électrons périphériques de l'atone .le (rayon bêta) + 38Sr (ion positif plusieurs fois ionisé avec moins de 36 électrons péri- phériques, un nouvel entraînement d'électrons périphé- riques étant réalisé par l'électron bêta rapide).
L'électrode 6, lorsqu'elle est portée à un po- tentiel positif élevé (de l'ordre de 1.000 à 4.000 volts suivant la pression qui règne dans la chambre 5, à savoir celui de la batterie 119 par la venue du commutateur double 120 dans la position représentée en traits pleins sur la figure 1 sous la commande de la bobine de relais 121), constitue pour les ions positifs formés dans ladite chambre une élecrtrode de répulsion qui les projette sur ladite plage de collection C sur laquelle ils sont adsorbés; le reste du coruant gazeux F quitte la chambre 5 par la conduite 9 pour être par exemple recyclé dans le réacteur nucléaire.
Pour réduire au minimum les fuites do gaz de refroidissement radioactif, on dispose 1'ensemble de la chambre 5 et du tambour 8 dans un carter étanche 118 réalisé en plusieurs parties (avec interposition de joints d'éenchéité 118a) pour en remettre un démontage aisé en cas de panne, la portion du carter délimitant la chanbre 5 étant rcvôtuo de parois isolantes 5c de manière que l'é- lectrode 6 (et éventuollonent d'autres électrodes assurant
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une focalisation améliorée des ions positifs sur la plage de collection C) repousse les ions positifs sur le tan- bour.
Avantageusement, on loge dans le même carter 118, comme représenté, le moteur électrique 10 assurant l'en- traînement en rotation dans les deux sens du tambour 8, comme au brevet précité, sous le contrôle d'un minirupteur
12, commandé par une cane 11 clavetée sur l'arbre 10b du mo- .teur 10, et au noyen d'engrenages démultiplicateurs com- prenant un pignon 122 claveté sur l'arbre 10b et une roue dentée 123 emmanchée sur le moyeu 124 du tambour 8 monté sur des roulements 125 de manière à pouvoir tourner autour de l'axe 126 ;
le rapport de démultiplication (entre le nombre de dents de la roué 123 et celui du pignon 122) est avantateusement tel qu'il transforme une rotation de un tour de l'arbre 10b en une rotation égale à l'angle A1 séparant la position de tarage de la position de collection (et également cette dernière position de la position de mesure) d'un point de la périphérie du tambour.
On notera que, du fait de l'évasement de la chambre 5 à partir de l'ouverture 5a, l'angle A1est supérieur à l'angle A sous lequel est vue l'ouverture 5a de la chambre 5 depuis l'axe du tanbour 8 dans la coupe suivant la figure 2, cet angle A étant égal à 3600/n, n étant le nombre de plages de collection C sur la périphérie du tambour et le nombre de positions différentes que peut occuper la tambour. D'ailleurs, pour des raisons exposées ci-après. l'angle A1 est un multiple de l'angle A, c'est-à-dire que A1 = mA (m étant un entier) et les nombres m et n sont premiers entre eux (par exemple n=20 et m=3 ou n=24 et m=5-).
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Le conducteur 6a de l'électrode 6 et les- con- ducteurs 10a et 12a du moteur 10 et du minirupteur 12 tra- versent le carter 118 à travers des bouchons 127 et 128 en une matière isolante.
Le tarage et la mesure de la radioactivité de chaque plage, respectivement avant et après la collection des ions, sont effectués par un détecteur de radiations nucléaires D du type connu, disposé à quelques diziènes de millimètre de la périphérie du tambour, par exemple par un détecteur à scintillations comportant un élément 13 (qui est vu depuis l'axe du tambour sous un angle sensiblement égal à A) en une substance scintilla- trice particulièrement sensible aux rayons bêta, dans laquelle les radiations d'origine radionctive et en par- ticulier les rayons bêta (résultant de la radioactivité bêta des ions solides collectés)
produisent des éclairs de lumière ou scintilletions qui traversent une lame 129 en une substance transparente (modifiant éventuellement la lognueur d'onde des scintillations) et qui sont transformés en inpulsions de courant par le photomultiplicateur 14, ces impulsions apparaissant dans le conducteur 14a et étant traitées conne indiqué au brevet précité, un dispositif calculateur à mémoire effectuant la différence entre l'activité après collection et l'activité avant collection (mesurée antérieurement et -mise en mémoire) de chaque plage de collection C de manière à déterminer l'activité due aux seuls ions collectas par la plage en question.
Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est voisin de celui du dispositif selon le brevet
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précité,, en particdier de celui envisage à titre de variante ne comportant pas d'électrode 3 nais seulement l'électrode de répulsion 6 successivement portée à un po- tentiel négatif élevé pour perrettre le tarage de la plage de collection, à un potentiel positif -- levé pour assurer la collection des ions sur ladite plage, et de nouverau à un potentiel négatif élevé durant la période de nesure des ions collectés.
Pour chaque plage de collection C, un cycle conplet comprend donc : 1) une période de tarage de la radioactivité de ladite plage C qui peut durer- par exemple environ 12 secondes, au cours de laoulle ladite plage se trouve devant la substance scintilltrice 13, le photomultipicaeur
14 débitant dans le dispositif calculateur à mémoire (non représenté) un nonbre d'inpulsions fonction de la radioactivité résiduelle ou rémantente de ladite plage, qui est très faible du fait qu'il s'est écoulé depuis la dernière collection d'ions effectuée sur cette plage un tenps plusieurs fois supérieur aux périodes radio- actives de la plupart des ions collectés;
au cours de cette période de tarage, la bobine 121 n'est pas ali-
Dentée et le commutateur 120 occupe la position repré- sentée on traits interrompus, ce qui a pour effet de porter à un potentiel négatif élevé l'électrode 6 qui collecte alors les ions traversant la chambre 5 et les empoche d'atteindre la périphérie du tombour;
2) une période de collection d'ions sur ladite plage, qui peut durer environ 20 secondes, au cours de laquelle ladite plage se trouve fermer l'ouverture 5a de la
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c:1ar..bro 5, 1. bobine 121 6tt --Iiment6e pour déplacer le connutnteur 120 rlns la position représentée en traits pleins, ce qui porte l'électrode 6 à un potentiel posi-
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tif 910vé grâce -.urusl elle repousse les ions positifs présents d-ms le courant P vers ladite plage C; pendant cette période, 1: sortio du phototiplie3teur 14 n'agit pas sur le dispositif calculateur à mémoire;
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3) une période de r:osure de 1?. radioactivité de ladite plage, qui peut durer environ 12 secondes conne la
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période de tarage, u cours do laquelle la plage en question se trouve : nouvea.u devant li subsides scintilltrice 13, la bobine 121 n'étant p.s alimentée; le di;.:o,,3itif c':'.lcul teur à j;l :Doiro reçoit cette fois-ci un nonbre d'ir¯pulsions fonction de la sonne de l'activit3 ru'::i2-ylente et de l'activité due r.ux ions collectés pendant la période précédente de collection et il en soustrait les inpulsions correspondant à l'activité rémanente conserve en ménoire;
la sortie de ce disposi-
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tif calculateur est donc fonction uniquenent de l'activit6 des ions collectas et -32r conséquent de la nu^.ntité de gaz de fission à vio très courte présent dans le courant gazeux, qui est directement fonction de l'inpor- tance de la déchirure d'une gaine au contact de laquelle passe ledit courant (,comme exposé au brevet précité),
Le dispositif calculateur peut être constitué par exemple par une simple "échelle" ou compteur du type
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utilisé couranncnt avec les détecteurs à scintillations (par exemple une échelle du Conrissariat il, l'Energie Atonique du typo décrit dans les"Techniques de l'Ingénieur;vol:
Electronique, Tone I, pages E. 1900-4 et E1900-5 comptant
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les impulsions sortant du l'hototlu1 tiplicateur 1 il, (éventuellement après arpl-ficL t=o : dans 'un aaplifics-teur) et fonctionnant dans les deux sens, c'est-à-dire commen- çant par soustraire de zéro les impulsions de tarage avant de compter positivement les impulsions de mesure.
Au lieu d'un dispositif calculateur à mémoire du type numérique, on peut également avoir recours, sans sortir du cadre de l'invention, à un dispositif à mémoire analogique. Dans ce cas, le photomultiplicateur 14 débite
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successiv8Dünt par exemple dans un amplificateur, un dispositif de -¯ise en forme des impulsions et un intégrateur (tous A.0..r...i.;.;..1.\,1/. de type bien connu d.ns la technirue do la nesure des radiations) qui débite un signal de sortie repr:.sentatif du nombre des scintillations dans 7¯' :lent scintill,teur 13.
Ce signal do sortie est alors dirigé vers un dispositif à n'noirc du type décrit et représenté (fig.2) dan3 le brevet fr,nç :is du COD[:issrict à l'.'.¯'.ne¯ ie Atonique I 1.188.10C du 4 Dscenbre 1957, comportant un relais qui transfère entre les positions de tarage et de mesure, et la sortie de ce dernier dispositif est envoyée vers un enregistreur et un dispositif d'alente en cas de dépasse- ment de la limite de sécurité.
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Les co.-2r,--ndes d'excitation de la bobine 121, d'inversion du comptage de l'échelle (ou d'excitation du relais du dispositif à mémoire analogique), et de rotation dans un sens ou d .ns l'autre du moteur 10, sont réalisées à partir d'un organe de programmation (non représenta),
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par exemple eu type rotocontacteur, qui alimente pendant les durées et dans l'ordre désirés l bobine 121, le dispo- -.si tif de COi.'Ll:-:.nc' 0 de l'Jchelle et les enroulements de
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ns-rche avant et de marche arrière du noteur 10, 12. rota- tion d'un tour de l'arbre 10b de ce moteur ayant pour effet d'actionner, par la come 11 , le ninirupteur 12, qui provoque l'arrêt du acteur par un frein non représenté.
On assure ainsi, dans le sens désiré, la rotation de un tour
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conplet de l'arbre 10b et par conséquent d'un 51e A1 d;: tambour 8. En considérant conne positif le sens des ai-
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guilles d'une montre-sur la figure 2 ; on en^-wnd e pour une plage donnée C du tambour se trouvant à l'origine dans la position représentée devant l'électrode 6 : - une rotation de +A1 pour 1'amener en position de tarage,
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- une; rottion de -A1 pour l'amener en position de collac- tion (et pendant cette période l'électrode 6 est portée
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a u potentiel positif 61cv:J) , - une rotation de +A1 pour la r.encr devant le détecteur 13 pour la période de mesure.
Une not3 V .:? le ro t : tio de T1 1 ai--èner: la ,,6 suivante, située en arrière d'un angle A1' dans la position de t,r-.go e t le cycle peut recommencer pour cette nouvelle plage.
On donc successivenent dos rotations de +A1, -A1' +A1' +1' -A1' +A1' +A1' -1 .. , etc; donc l'arbre 10b du moteur 10 est entraîna , sous la corK1;-nàe de l'org2.ne de pro,-r-.r-z-.tioii et du Dini:ruptt::'L1r précités, suivant i1--oe progrnne coortînt des ensonblcs da doux rotations successives de un tour chacune dans un premier sens( corrcspondant à ''me rotation de +111du t-ribour 8) séparés par une seule rotation de un tour en sens in7<se (correspondant à une rotation de -1 pour le tanbour 8)
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Cette simplification du programme résulte du choix des nombres m et n premiers entre eux grâce à quoi on utilise successivement toutes les zones d'angle A du
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tambour (il zur a:,n,zones si A=360 /n).
On établit ainsi un dispositif de détection des /qui présente/
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ruptures de gaine dans les réacteurs nuclaires;,de nom- breux avantages, notamment les suivants :
Sa sélectivité est excellente, car il ne tient compte elle des produits de fission à vie très courte, en éliminant 1'activité des produits de fission à vie longue
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(qui s'accumulent lorsruc le refroidissement des recteurs 2t Ùi"UeS a. lieu en circuit fern6, ce qui est gnJra.lcne.t le cas) et dos isotopes radioactifs, tels que l'argon 41
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et l'azote 16, forn's dns le gaz de refroidissement par le bombardement neutronique qu'il subit dans le rbactuur, ainsi que l'activité r :rnent;.; du t bour.
Sa Précision et sa sensibilité sont très grandes du falt qu'il Permet la collection d'ions pend nt une pé-
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riode rel-tivemont longue au cours de laquelle leur reconlin2ison avec des électrons libres est cnp-lchée, car lesdits ions sont soumis à un. chanp clectriquo los dirigeant vers le ta1Jbour dès leur formation.
Il Permet donc une détection sure et r-pide dû.--! rup-curcs de àtzin> avint que ûolles-ci '.ieni atteint un niveau dangereux.
Il peruet de réduire la quanzit- d0 .z de rofroidissenent pr-liav-1 pour la détection (d'où 1conoDie de calories) et/ou le nonbrc de détecteurs à utiliser pour
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surveiller 1 ensemble des gaines entoura n t le combuetihie nucléaire dans une pile atomique,,
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Sa structure est conpacte du fait qu'il comporte une seule chambre logée contre le tambour.
Pour aJ4lio1-erenco#-e la précision, en réduisant la radioactivité de la zone de collection, avant collection, on réalise avantageusenent, au lieu d'un entrainement rotatif du tambour 8, comme dans le Dodo de réalisation des figures 1 et 2, un entraînerient h1licoïda2 ou
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bien, suivant une caractéristique secondaire de l'invention, un mouvement de translation et de rotation, le
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tawbû1.U:
ayant dans les d&ux cas la fome d'un cylindre ds
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hauteur suffisamment grande pour présenter plusieurs zones do collection disposées côte à côte suivant la hau-
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teur, ce qui permet 'u6fJentcr le nombre des zones de
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collection? On va décrire deux modes de réalisation d'un
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tel (:L141.11I1fa:lE:Illi en LZ'.Ilv31.L.:.Jt1 ût rL.1Û:1 avec r#ltv.G'f;Wi,3 aux figures 3 a ? et 8 à 9 respectivcmenté Dans ces modes de réalisation;
on fait tout d'-bord, concic d"ïis le mode de réalisation des fibres 1 et 2, coopérer le tanbour métallique mobile son (premier mode de réalisation) ou 8b (douxième mode de réalisation) avec U- détecteur de radioa ctivité D ( qui eat de pr4flrenc du type à scintillations et comporte donc une substance seintillatrice 13 dont les scintillations traversant le v3v 12 de SiI'3â'tllCe transparente sont tr::nsforrJ.co en impulsion3 électriques par un ,hotocu1ti,licteur 14) et avec une électrode de répulsion fixe 6 pouvar t être portée (par un conducteur go) à un. potentiel positif lev , et on f.i t circuler, 't travers la cinabre de d;sint6L-10n 5 ùuvert'3 en 5-, vtït:
luuitu électrode 6 et la d,4dit tar'bour Sa ou 8b, le
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flux gazeux F qui peut contenir des ions positifs radio-
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actifs (ces ions découlant, par transoutation, des produits de fission gazeux diverses dans le gaz de refroidissement d'un réacteur nucléaire à la suite d'une rupture de gaine),
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ce flux passant aerpencaculairt.ent , l'axe XX du tanbour 8a.
00. 8b dans des conduits d' entr'e 1 et de sortie 9 disposées de part et d'autre de l' :lectrode 6.
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Puis, conforû6ment à la disposition secondaire do l'invention : -on constitue ce tambour par un cylindre de révolution allongé, ayant une hauteur h suffisante pour comporter dans la direction de l'axe de révolution XX plusieurs zones de collection C adjacentes; -on dispose ledit détecteur D et ladite électrode 6 en re-
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ge.rd de la ,riph3rie du tambour dans le sens de l'axe de celui-ci et de prfJrence sensiblement côte à c8te;
-et on prévoit des soyons aptes à assurer le d6placerieut dudit tanbour, d'une part dans la direction de l'axe IX suivant un DouvCD0nt de translation, de prfrence altornatif et dtanlitudE6ingles dons les deux sens de cette direction, pour anener s-Licec-ssiv.;ment les diffé- rentes zones Le collection C adjacentes diposes dans une bande B comprise entre deux génératrices G du cylin-
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dre, d'abord en regard dudit dtecteur pour mesurer la radioactivité r'jnanente de ladite zone, puis en face de ladite électrode de répulsion 6 portée à un potentiel positif élevé pour collecter les ions positifs dudit flux F gazeux repoussas par cette Jlectrode,
enfin en regard
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dudit détecteur D pour nesurer la radioactivité de ladite zon après collection des ions, et, d'autre part suivant
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un nouvenent de rotation autour dudit axe XX toujours dans le même sens et d'une même fraction de tour, après que toutes les zones C d'une même bande B ont été utilisées, pour permettre de recommencer avec les zones d'une bande
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analogue adjacente les opuratioîis prÚOGdei3ment effectuées avec la bande prc0dente, les dàplaceuents en translation pour passer d'une zone à la suivante dans une bande étant avantageusement inversas pour deux bandes successives,
Dans un premier mode de réalisation (figures 3 à 6) le labour 8a présente une section polygonale :
il comporte par exemple 20 faces qui constituent chacune une bande B avec 6 zones, soit en tout 120 zones (conne on le voit sur la figure 6). On peut alors situer le scintilla-
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teur 13 du détecteur D parallèlcnent à une fice du tanbour, ce qui réduit le volume de gaz radioactif entre une plage
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de collection C et la substance scintill^trice 13 (et par conséquent le bruit de fond du détecteur) et ce qui pernet d'utiliser un élément scintillateur 13 ternin par une surface d'entrée plane.
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Le d0placcIJcnt du tanbour 8a, de nanière à issu- rer le passage des 120 zones dans l'ordre numéroté sur la
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figure 7 successivement devant i'à14ment scintillateur 13, l'électrode 6 et de nouveau devant 1 "lcnent scintillateur 13, tout en réalisant le d3 gener¯t du t--t--bour de la surface plane de l'élément scintillateur 13 lors des i2ouveine-à-ho de rotation du tambour, peut être avantageusement ralis à partir d'une simple rotation, dans un sens ou dans l'autre,
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d'un arbre de: connahde unique 21 supporté par deux joints souples 21a et 21b, cc qui permet d'avoir recours, pour realisur la tr2llsDission à travers un\.:
(,loche étanche 17
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vissée sur l'un des couvorcles ou flasques 22 du carier 23 (renforçant 1,: "Zru:1bour Sa ot lcs Doyuns :l:36Ul"::::nt le déplacement du colui-ci à partir de la rotation d l'arbré 21), à un coupleur n1lpl.±.tique qui agit sur dos pièovs prolaires 15 clavet;1<s CO0 culles-ci u noy<; d clavottoadisques 24 sur un axe 25, pouvant tourner drns un roulcmunt 26 ot conn<Jct.5 par le joint couple 21 a à l'arbre
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21.
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Quant zut noyons, 106s d '.ns lo carter ou corps 23, pour r =.l is-r, à. partir d'une rotation de l'arbre 21 , le d '-1 c.;r,¯ :mt du '":'1Jour 8s., ils peuvent cociprondro par oXuI:1plû: - une vis sans fin 27 clavette sur un arbre 28 (nontu du I:1.nièrv à pouvoir tourner dns d ux rouloacnts 29 et ...ntr:.1n on rot-aion pr 1 ' =robre 21 au DOY0n du joint
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souple 21b),
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- un.: roue tg...nto 30 en.gr,.n.nt --vcc la vis 27, - un . -roue tans-ntc 31, o la.v -,t : sur lo D8U a.e 32 que la roue 30, cet ax: 5t-.nt la;j5 C1':-.llS d.:ux roul-.r-,Dnts 33 non- -tc'-s drj'is un :.1 s2.:;ú 34 111 n.g8 d--ns une console 35, - un- vis s-,ns fin 37, n;r.n...nt avec la rou,: 31 et solidaire du t=2bour 8t .
Cet 0nseIlblo n0c.::.niquu est log.; dans un... l1vuloppu tubulaira 36 qui a pour objet d'isoler du fluide radioactif la partie r6eaniqu= ot do rJduirc: 1;: voluno de gaz nort.
Le tambour 8 st constitua par un tub de sec" tion polygonale :port: par un noycu 38; co moyeu est fixé
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sur un patin 39 mont-' coulissant sur une glissière 40,
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pour pjrnottro les mOUV0!J.onts on translation du t;.nbour ontrv d0ux positions linitos r-13r,lsùnt-is, l'une un traits
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pleins (d:*S 1-1qu=11 ' ? lu tub., pol'gonn-l p±1btr, ,ntr., li cc.rtûr 23 ot 1,> tub 36) t '1 t :u tr .: - -¯n traits sixtes, sur la figure µ; ?= on tour c .:tt= gliù3iµro 0 st ni-ntlù m.v-c son support 41 d-ac- deux roul0P-'nt'3 42 d,. : !.1?:nHl",.; â parn<ttr- les rouvr.sants on z-otition du tc--ubout' ra Cos nOUVDvnt3 wn rotation, ch-u fois ûL un vintièz 2...:: tour (soit 1S ) 1 or.:; , u" 1 t =#bow cosporte vingt bajidos B, sont obtnus, qiwoefi 1L t-l1bour i.ft-tint l'une ou l'autr.:
des positions lioitus, d pr5froncv ncoe uno ce#d du typo d0scodroDiquü c'v3t--irJ qui inposc D.utOIJ."'I.tiU0J;101'1t un... rotation ( n-.x ;>ts13'.e au noycn elQ re':Jcn 43 prsvu-zs 1; chuJ oxtrit du t'.nbour Cit coopérant av-ic un doigt ou t.:ton lA,45 qui roui.:.' ;-!ur une dos rr.n?c3, los r-.nj71s .a .nt ori.:n v w c s on 80:::],8 inV0::'S.... à o11::.':'¯uo extr-l- :i t0 pour rX.;iisar tl.'1...: rotation toujours d'us le !l0J::lO sons du tambour va).
Pour -.s'::!urúr la v,¯nu,: on position correcte do la glissière 40, it par conséquent du f-.#.ibour 8a, -.près chaaue rotation, on pout prévoir un ozmà n.: di rc:r a,,: ou ind",x<:1{SJ qui conporto une bille: <).6 2..1ouss";.j par un ressorï 47 dans des encoches dispos Jes rüu1¯ièro:a;:nt d-.ns un disque 4-8 solidaire en rotation do la .glissière 40, Les rapports de C'.¯ .ï?ul t111C 'G10'¯1 peuvent être
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les suivants:
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- vis 27 (deux filets, nodule 1)/rouv tangente 30 (dianètrc priaitif d1=20ou et vingt dents, donc nodule 1:' 1/10, soit r1; - roue t,n.nte 31 (dianètré primitif dp=40aEi et quarante dents donc nodule 1 )/vis 37 (huit filets, nodule 1):
5/1, soit r2.
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Le rapport total en translation est de r1 x r2
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soit T 1 X 2. 1 = '2 1 soit un d, p 1 f!.cctlen t - en translation de @ un pas p pour deux tours de l'axe 21, chaue pas -valant
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d1 x71 x r2 soit 40 xS3,14 = 25tJD environ. On peut alors avantageusenent pruvoir une distance de 50om, soit deux pas, ontre l'axe de l'électrode 6 et l'axe du dtec- teur D, l'onsenble de l'Jlectrode et du scintillateur 13 avec son conduit de lumière et le photomultiplicateur 14
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étant logo d-ons un boitiur 49 Ôtà-nche à la lmrière anbisn- te.
Une rotation de quatre tours de l'arbre 21 permet donc
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d'obtenir le passage, d'un,: nene plage de collection du tambour sua, de l'jlectrodc au détecteur ou vico-versa.
Pour réaliser une rotation de 1/20ène de tour du tambour pour un,: r.vance de un pas du celui-ti, on peut par exeuple prendre un nle de 45 pour les rampes 45 et un diamètre de 160 pour l0 t.,#.;bour sua; en effet â xs ce cas une avance de un pas, soit 25oa, du t-rbour provoque une rotation de ?5nn mesurée sur la périphérie de celui-ci, ce qui correspond à un:.:
rot..tion -lnm>1,1;"- 1e. - 160 = 1/20ènc da tour, Le fonctionnaient du dispositif qui vieMtd'8tre Qdcrit avec rjf fronce aux ±1;zur.is 3 à 6 est le suivant, en se référant en particulier à la figure 7:
Le tambour 8a se trouvant à l'origine par exemple dans la position limite représentée en traits mixtes
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sur la figure 3, la plage C1 (figures 6 ct 7) est anenëe devant l'6l;Dent scintillt8ur 13 du détecteur D par rotation de l'-.rbre 21 d'ms un pr0Divr sens, appelé ci-aprés sons positif et correspond-.nt au sons do dplc0n0nt en
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translation représenté par la flèche ? sur la figure 7;
La mesure de la radioactivité rémanente de cette zone est effectuée comme au brevet précité, puis une rotation de quatre tours de l'arbre.. 21 en sens inverse (appelé ci- après sens négatif et correspondant au sens de la flèche N sur la figure 7) a pour effet de présenter cette plage
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C1 en facj de 1'électrode 6 (déplacement n1 sur la figure 7) portée à un potentiel positif; ctte plage collecte les ions positifs du flux gazeux F comme au brevet précité;
ensuite, une rotation de quatre toursdans le sens positif
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de l'arbre 21 rDèn0, par le déplaçaient b1' la plage CI devant 1 d.aectcur D nesur.-,nt, coone au brevet précité, l'activité actuelle de cette plage qui est sensiblement mÈomônt6ô' ±gile à l'activité r3Lent0 'une valeur représentative dù la fuantité d'ions positifs collectés it donc des produits de fission gazeux à vi,:
courte ay-nt atteint le gaz de refroidissement à la suite d'une rupture de gaine.
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Conne au b-.vot prcité, w1 calculateur (non représenté) est prévu pour soustraire de l'activité actuelle, l'activité rémanente nise en ncnoirc, d-e manière à obtenir
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uniquonent ladite v-luur représentative des ions positifs collectés.
La plage C1 ayant achevé son cycle (tarage-
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COlluction-Dosure), 1' :rbr: 21 est entraîné on rotation de deux tours dans le sens positif, ce qui dJplaco le tambour en translation du un pas (déplacei-ient c1 ) en amenant la zone C2 devant le détecteur D. Le cycle exposé ci-dessus pour la zone C1 est alors renouvelé pour la sone C2' puis
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pour les- zones C3, C4' C5 et Ce, Lorsque la cycle de la zone C6 ust achevé, la rotation de dvux tours de l'arbre
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21 dans le sens positif a pour effet de réaliser la rotation
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d'un vingtième de tour .du t-.rlbour 8r-. qui vient occuper la position 1,epr-lsentében traits pleins sur la. figure 3 (celle illustrée g8leDGnt sur la figure 6).
Ce sont naine- nant les zones C7 à C12 de la bande B adjacente qui vont être utilisées pour la détection, les dplacenents pour
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chaque zone, exeriple pour l". zone C7p tant a2, pour passer de la position de tarage à la position de collection; b2' pour passer de cette dernière position la position
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de mesure; et c2, pour amener le. zone suivnonte, ici C8, dmns la position de tarage. Lorsque la plage C12 a ét6 utilisée, il se produit, lors du déplacement c2 ultérieur, une rotation de
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1/20ème de tour du t mbour 8a oui occupe de nouveau la position de gauche (en traits mixtes) sur la figure 1 et une nouvelle s.,rie de mesures peut raconnencer avec les -olages 13 à c18 et ainsi de suite.
On con3ttcr que les d-'Dl7c---rients a2 et b2 sont identiques mu déplacements a1 et b1 rospectiv9Dent, tandis que c2 est invers par rapport à c1 ; cette relation s'applique bien entendu 02leDent aux sens de rotation de l'arbre 21, dont l'entralnement au Doyen d'un coupleur ngntioue a lieu suivant un programme utabli d' vance qui satisfait les exigences prcitées et qui en mtme tenps réalise l'alimentation de 11";loto- trode 6 on tension positive leve pondant les périodes de collection, cette alimentation étant interronpue pondant les périodes de tarage et de mesure pour éviter d'augmenter la radioactivité dos plages voisines de la plage utilisée (coone exposa au brevet prectité).
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Lorsnuj les cent vingt plages C1 à C120 -t'xont t0 utilisées, les opr -.tion3 recommnceront c.vec la plage
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0, dont l'activité rémanente sera -tombée à une valeur ex-
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trêD6Dent faible (la durée du cyc:.3 pour les cent vingt plages pouvant être de deux heures si les opérations pour une plage durent une minute).
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On ronarquera C!.U0 le. section polygonale du tambour 8a (visible par ex :rple sur la figure 4) impose un déplaccnent import-2nt du tanbour en fin de course de translation pour que 1t- partie polygonale dégage l'électrode 6 et 1"114ment seintillateu-r 13 (voir les deux positions extrêDes du tanbour roprésentées sur la figure 3 dans les- quelles c'est une portion cylindrique 8c du tambour, de diamètre Quoique peu inférieur à celui du cercle inscrit dans le polygone, qui est en face de l'électrode ou de l'é-
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l',ment scintill2tour).
On peut Déduire ces courses certes (dont il n'a pas 4t.5 tenu compta dans l'ùx1Jlic;tion du fonctionnement précité), et par conséquent le volume de l'appareillage en ayant recours, coono rjpr3ent sur les figures 8 et 9, à un tanbour cylindri-.ue 8b, ce qui évite la nécessité de dégager les éléments 6 et 13 en bout de course pour réaliser la rotation du t-.>bour, nais -L-7acntc. Quoique peu le volunc de gaz adnis sous l' :1 !:1ont scintillateur 13 ou nécessite un scintillateur taillé sur sa face d'entrée suivant la périphérie du tambour.
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Quant à la coEnandc dos déplacoaents du tambour 8b, elle pcut être réalisée corDe celle du tz=1'oour 8a à p"rtir de la rotation d'un arbre de conoande 21u entraîné en rotation, dans un sons ou dans l'autre, au moyen d'un
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coupleur !¯^.tique agissant, à travers une cloche 17, sur dos pièces polaires 15 clavettes sur un axe 25 par des
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clavettes-disques 24,, L'ontra1nOD9nt en translation du tambour 8b sur lz glissière 40, entre les deuù;
positions =xtr8Les repr.senties sur la figure 8, CI %- partir de la rotation de l'arbre 21a, est r81is par excnpie au noyEn d'une vis 50 à
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deux filets inverses, portée par ledit arbre, et d'un
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doigt oscillant 51 -Dort-! par un #nachon 52, solidaire en
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translation du noyeu 38 du tambour 8b, ledit doigt
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logs dans une rainure 53 d'un filet de 1 vis 50.
Par contre, l'entraînement en rotation du t2mbour 8b est assure 7u Boyon d'un Jysténe de réduction à train d'engrenage 6picycloidal co=?rvn2t une rouu dentée 54 clavetce sur l' -:r'p-re 21 a, des pignons satellites 55,56, les pignons 55 engrenant avec la roue 54 et les pignons 56 zvec une roue dant6e 57?- solidaire d'une- roue dentée 57b à deux dents 58;
l'ensemble des roues dentées 57,57b est mont-' fou sur l'-.rbre 21r., ru rzo3ron de roulements 59, tandis eue chaque pignon 55 est solidaire en rotation d'un pignon 56, ces pignons <5t,=nt tous deux clavetas sur un Qône aue 60 porte par un bras 61 (solidaire en rotation dG l'arbre 21 a) dans leouoi cet axe peut tourner librament dans des roulements 62e Quant à la roue 57b à deux dunts, elle engrène à chaque tour avec 1111(, rouo dcntje 63 clavetee sur la glissière 40 qui présente une clavette 40a coopérant avec une rainure du m-nchon 39 portant le t.'..-'bour 8b "'0-":.1 est ainsi entr1nÓ en rotation en nGUC ter;1Js que le flasque ou disque 48 e#;-nch6 sur 1- glissière 40 Pour réaliser une avance d'un pas de 25nn chaque fois :ue l'arbre 2 tua accomplit deux tours, la vis 50..à deux
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filets doit présenter un pas de 12,5mm;
dans ce cas, le passage du détecteur à l'électrode et vice-versa pour une même plage de collection exige une rotation de quatre tours de l'arbre 21a. Si on prévoit six plages par bande conne dans le premier mode de réalisation, la course pour les six plages correspond à douze tours de la vis 50,auxquels on ajoutera par exemple un tour et demi àmchaque fin de course du tambour 8b, soit en tout quinze tours en rotation de l'arbre 21a. A la fin de ces quinze tours, la rotation du tambour 8b est réalisée par venue en prise des deux dents 58 de la roue 57b avec des dents de la roue 63.
Pour réaliser une rotation de un tour de la roue 57b tous les quinze tours de l'arbre 21a, on doit prévoir un rapport final de réduction en rotation de 1/15 entre les roues dentées 54 et 57b: à cet effet, on peut utiliser le train épicycloïdal suivant : - roue 54 : 28 dents, module 2 - pignons 55 : 30 dents, module 2 - pignons 56 : 29 dents, module 2 - roue 57a :
29 dents, nodule 2 Enfin, pour que, pour chaque tour de la roue 57b à deux dents (dont le diamètre prinitif est par exemple de 174mm), la roue doutée 63 accomplisse 1/20ème de tour (cas de vingt bandes de plages de collection), on choisit une roue 63 à 40 donts de même nodule que la roue 57b (par exemple 1,5), le positionnement précis du tambour 8b en chaque position angulaire étant par exemple assuré, conne dans le premier Dodo de réalisation, par la coopération d'une bille 46 sollicitée par un ressort 47 et de trous régulièrement amémagés dans le flasque 48 pour constituer un disposi-
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tif d'indexage.
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Le onction:zaent du dispositif selon les figures 8 et 9 est identirue à celui exposa ci-dessus wee référence aux figures 3 à 7, à pt la tr:nsn1ssion du nouvenent de l'arbre 2ira an labour 8b qui a 6tçj, indiquée an fur et à mesure do la description des 0lDenta Dc1ques assurant cette transmission.
On tblit ainsi un dispositif de détection des ruptures de ;.ine d-;ns les r';etours nuc16ires qui pemet de dùterriincr, avec une extrêno procision et une très grande sensibilité, le teneur en produits de fission à vie courte
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d'un cour:7nt gazeux et par consrucnt de détecter rapidenent une rupture de ;3ine, très faible, dans un ractour nucléaire, rtre refroidi par un gz recyclé (dont la radioactivité est élevée, ntme en l'absence de ruptures de -,ine, du fuit du bombrdement de certains constituants du gan, tels que l'argon, par les neutrons dans le réacteur), et de suivre l'évolution de cette rupture au cours du tenps.
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Son fonctionnement, conòrrsmant à un progranne préétabli, est utotiue. Il est logé dans un ensemble stsonche au gaz, la transmission des déplacenents à partir d'un moteur de commande disposé à l'extérieur pouvant être
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réalisée à travers cet en,enble étanche au moyen d'un cou- pleur ;tique Conne il va de soi et conne il résulte d'ailleurs déjà de ce qui procède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses .diverses parties, ayant été
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plus rticul3reaent envisagés; elle en embrasee, au contraire, toutes les variantes.