Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02229695 1998-02-13
-1-
HUBLOT DE PROTECTION CONTRE LES RAYONNEMENTS
L'invention concerne un hublot ou fenétre de protection, notamment
contre les rayonnements de cellules ou d'enceintes dans des installations
nucléaires. De tels hublots doivent notamment présenter une bonne
absorption des rayonnements à haute énergie tels que les rayonnements
X, y et/ou une bonne absorption des rayonnements neutroniques.
A cet effet, ces hublots sont notamment constitués d'un ensemble de
feuilles de verre d'une épaisseur suffisante et enrichies soit en éléments
lourds pour absorber par exemple les rayonnerxients X et y, soit en bore ou
produits hydrogénés pour absorber notamment les rayonnements
neutroniques. Cet ensemble de feuilles de verre est placé dans un cadre et
le hublot ainsi constitué sera positionné dans l'ouverture d'un mur, celui-
ci étant également chargé de particules absorbant les rayonnements.
De tels hublots ont donc pour fonction de permettre la vision au sein
d'une enceinte tout en ayant un effet d'écran pour les rayonnements
provenant de l'enceinte, comme le reste des parois.
La réalisation de ces hublots consiste dans un preznier temps à
effectuer un empilement des feuilles de verre par collage entre elles ou
séparées par une lame d'air entre deux feuilles de verre. L'ensemble des
feuilles de verre habituellement réalisé combine ces deux types de
montage. L'ensemble doit ensuite étre inséré dans un cadre, choisi
métallique, devant également faire fonction d'écran pour les
rayonnements. Ce cadre est habituellement réalisé en fonte pour jouer son
rôle d'écran. Lors de l'insertion de l'ensernble des feuilles de verre dans le
cadre, il est bien entendu nécessaire de prévoir un jeu entre le cadre et
CA 02229695 1998-02-13
-2-
l'ensemble de verre, de manière à. ce que ce dernier puisse étre mis en
place aisément. Ce jeu conduit ainsi à un espace vide qu'il est alors
nécessaire de combler avec un matériau jouant également le rôle d'écran
pour les rayonnements.
Par ailleurs, de telles réalisations prévoient une découpe des feuilles
de verre possédant des dimensions très précises pour limiter au minimum
le jeu prévu entre lesdites feuilles de verre et le cadre.
Selon les techniques habituellement utilisées, par exemple, dans le
cas d'un ensemble de cinq feuilles de verre, trois d'entre elles sont collées
et deux autres ne le sont pas, de façon à former deux lames d'air . On
vient tout d'abord, placer le premier ensemble constitué des trois feuilles
de verre collées dans un bâti en fonte formant le cadre du hublot, celui-ci
étant placé selon une position horizontale. Dès ce stade de la fabrication,
l'espace vide dû au jeu prévu entre le cadre et l'ensemble des feuilles de
verre est comblé par de la laine au plomb qui joue également le rôle
d'écran pour les rayonnements. La mise en place de la laine au plomb est
effectuée maniuellement par tassement de chaque côté du cadre; l'axe
optique étant en position horizontale, il permet un accès des deux côtés,
ce qui facilite la mise en place de la laine. Cette étape prend du temps, car
il est nécessaire de tasser la laine au plomb au maximum de façon à
augmenter la densité du joint ainsi constitué.
Après ces étapes, les deux feuilles de verre non collées sont
juxtaposées au premier ensemble constitué de trois feuilles de verre
associées par collage l'une après l'autre. Ces étapes sont délicates à mettre
en oeuvre puisque l'opérateur doit venir travailler dans le cadre déjà mis
en place. Après la mise en place de chacune des feuilles de verre, il est à
nouveau nécessaire de combler le jeu entre le verre et le cadre avec de la
laine au plomb, ce qui constitue de nouveau une étape très longue,
d'autant plus qu'à ce stade, l'accès pour tasser la laine est limité à un seul
côté du cadre.
Les difficultés rencontrées et le temps passé pour réaliser de tels
hublots conduisent à une augmentation considérable des coùts de
fabrication de ces hublots.
CA 02229695 1998-02-13
-3-
L'invention a ainsi pour but un hublot conférant une protection
contre les rayonnements à haute énergie et/ou neutroniques dont la
réalisation est simple et nécessite un temps inférieur à celui nécessaire
pour la technique présentée auparavant.
Ce but est atteint selon l'invention par un hublot constitué d'au
moins un bloc optique, conférant une protection contre les rayonnements
à haute énergie et/ou neutroniques et d'un cadre entourant le bloc
optique, l'espace entre le bloc optique et le cadre étant comblé par un
matériau coulable et durcissable.
Un tel hublot présente beaucoup d'avantages lors de sa réalisation et
notamment le matériau coulable vient remplir lors de sa coulée, l'espace
ou le jeu prévu entre le bloc optique et le cadre sans nécessiter des
opérations consistant à tasser ledit matériau.
Un autre avantage lié à un tel matériau est de pouvoir réaliser un
bloc optique complet avant de l'insérer dans le cadre du hublot et ensuite
de couler le matériau coulable et durcissable. Contrairement à la
technique évoquée prëcédemment, il n'est pas prévu de devoir finir la
réalisation du bloc optique dans le cadre du hublot.
De façon avantageuse, le matériau coulable est chargé de particules
lourdes et/ou anti-neutrons. Un tel matériau peut être une résine, mais la
résistance au rayonnement de matière organique n'est pas satisfaisante
pour certaines applications.
Selon une réalisation préférée de l'invention, le matériau coulable et
durcissable est un béton, avantageusement choisi identique à celui
constituant les murs de l'enceinte au sein desquels le hublot est destiné à
étre installë de façon à réaliser une protection contre le rayonnement très
homogène par rapport au reste des naurs de l'enceinte. Le béton choisi est
avantageusement chargé en minerais de fer pour lui conférer une densité
de l'ordre de 4,5 et/ou comporte du bore ou des produits hydrogénés
neutrophages et/ou atténuateur des rayonnements y.
De préférence encore, le béton utilisé comporte une quantité d'eau
stoechiométrique. De cette façon, il ne subsiste pas un excès d'eau qui
CA 02229695 1998-02-13
-4-
pourrait nuire à la qualité du bloc optique et notanunent au collage des
feuilles de verre.
Selon une variante avantageuse de l'invention, une feuille ou un film
de matière étanche, enveloppe le bloc optique et prévient ainsi tout risque
de contact entre le bloc optique et le matériau coulable. Cela évite par
exemple tout risque de contact du bloc optique avec l'eau contenue dans
le béton.
Selon une réalisation préférée de l'invention, le bloc optique possède
une forme tronc-pyramidale, c'est-à-dire possédant la forme d'une
pyramide, les faces inférieures et supérieures étant parallèles. Une telle
forme permet notamxnent de favoriser l'écoulement du matériau coulable
et durcissable autour du bloc optique. Pour obtenir un tel bloc, chaque
feuille de verre est prévue avec des bords inclinés de sorte que
l'assemblage de ces feuilles forme un bloc optique tronc-pyramidale. Selon
une première réalisation, chaque feuille de verre est prévue avec des bords
inclinés de même pente. Selon une seconde réalisation préférée de
l'invention, les pentes des bords inclinés sont légèrement différentes pour
chaque feuille de verre, ledit bloc comprenant au moins, deux feuilles de
verre.
Selon cette réalisation préférée et plus particulièrernent dans le cas
d'une feuille ou d'un film plastique enveloppant le bloc optique, tout
risque de passage d'un rayonnement parallèle au bord incliné du bloc
optique est éliminé. En effet, un rayon parallèle au bord d'un.e première
feuille sera ainsi arrété par le bord de la suivante.
De préférence, le cadre du hublot est réalisé en tôle et donc peu
onéreux, notamrnent à l'égard des techniques habituelles qui nécessitent
un matériau en fonte. Avantageusement, le cadre présente sur l'ensemble
de sa périphérie un décrochement. Ce décrochement permet d'une part
lors de l'installation, de placer le hublot en appui sur un décrochement de
forme complémentaire prévu dans la paroi dans laquelle il est installé.
D'autre part, ce décrochement du cadre est comblé sur sa face interne par
le rm.atériau coulable. Selon une autre réalisation, des blocs de fonte
CA 02229695 1998-02-13
- FJ -
peuvent également combler ce dêcrochement à l'intérieur du cadre,
notamment pour lirniter la quantité de matériau coulable nécessaire.
Dans une variante de l'invention, le cadre du hublot n'est utilisé que
pour le moulage du matériau coulable puis est éliminé.
L'invention propose également un procédé de fabrication de tels
hublots. Selon l'invention, ce procédé consiste à placer le bloc optique
préalablement réalisé sur sa grande surface, dans le cadre, l'axe optique
du bloc étant orienté verticalement, puis à couler le matériau coulable et
durcissable entre le bloc optique et le cadre. Selon cette réalisation, le
matériau vient combler l'espace ou le jeu prévu entre le bloc optique et le
cadre. Aucune intervention manuelle n'est alors nécessaire pour venir
tasser le matériau à la base, celui-ci s'écoulant naturellement. De plus,
cette étape est simplifiée ou tout au xnoins rendue plus rapide du fait du
rétrécissement de l'espace à combler vers le bas dû à la forme tronc-
pyramidale du bloc optique.
Le hublot selon l'invention et le procédé de fabrication d'un tel hublot
proposé par l'invention permettent donc d'une part de simplifier la
fabrication et d'en diminuer ses coûts et d'autre part conduisent à un
hublot conférant une protection parfaite contre les rayonnements à haute
énergie et/ou neutroniques.
D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention
ressortiront ci-après de la description d'un exemple de réalisation selon
l'invention en référence à la figure qui représente un hublot.
Sur cette figure, le~ hublot 1 représenté comporte un bloc optique
constitué de cinq feuilles de verre 2, 3, 4, 5, 6. Chacune de ces feuilles de
verre possède une composition lui conférant une protection pour des
rayonnements à haute énergie de type y et/ou pour des rayonnements
neutroniques. Ces feuilles de verre présentent des épaisseurs comprises
entre 100 et 300 mm et sont assemblées pour former le bloc optique. Le
hublot comporte en outre un cadre en tôle 7. Ce cadre 7 présente sur
l'ensemble de sa périphérie, et donc sur l'ensemble de la périphérie du
hublot 1, un décrochement 8. Ce décrochement 8 permet de venir
encastrer et positionner le hublot 1 dans l'ouverture d'un mur prévue à
CA 02229695 1998-02-13
-6-
cet effet et comportant un décrochement de forme complérnentaire de celle
du décrochement du cadre 7 du hublot 1. La combinaison de ces deux
décrochements cornplémentaires permet d'une part une bonne précision
pour la mise en place du hublot 1 et d'autre part une protection totale
pour les rayonnements à haute énergie et/ou neutroniques.
Lors de la fabrication, il est tout d'abord procédé à la réa.lisation du
bloc optique et plus préciséznent par le collage des feuilles de verre 2, 3 et
4. Ces collages sont réalisés par toute méthode connue de l'homme du
métier. On procède ensuite à l'association des feuilles de verre 5 et 6 par
collage périphérique. Ce type de montage périphérique est réalisé par un
joint de scellage étanche 9, de la znëme façon que pour les vitrages
commercialisés sous le nom CLIMALIT.
Il peut étre par ailleurs prévus des tubes 10 en périphérie des joints
de scellage 9. Ces tubes 10 permettent alors de ventiler les lames d'air
entre les feuilles de verre 4 et 5 et entre les feuilles de verre 5 et 6,
notamment pour éliminer tout risque de formation de buée qui nuirait à la
transmission lumineuse. Le bloc optique constitué des cinq feuilles de
verre 2, 3, 4, 5, 6 est ainsi constitué : celui-ci possède une forme de
pyramide tronquée, chacune des feuilles de verre 2, 3, 4, 5, et 6 possédant
des côtés biseautés.
Pour améliorer encore la transmission lumineuse, les feuilles de
verre et plus particulièrement les faces des feuilles de verre qui ne sont
pas collées sur toute leur surface, peuvent comporter un traitement anti-
reflet.
I1 est ensuite procédé à l'assemblage du bloc optique et du cadre 7. Le
cadre 7 est ainsi posé selon une direction verticale et repose sur des
retours 11 qui vont vernir en bride sur le bloc optique. Le bloc optique est
alors placé au sein du cadre 7 pour venir reposer sur sa grande face 12,
celle-ci étant en appui sur les retours 11. Entre les retours 11 et la grande
face 12, il est prévu un joint du type éthylène-propylène, assurant
l'étanchéité de l'association bloc optique/cadre 7. Le bloc optique étant
mis en place, l'opérateur coule un béton 14 dans l'espace entre le bloc
optique et le cadre 7. Le béton 14 est un béton possédant une densité
CA 02229695 1998-02-13
-7-
à 4 et de préférence choisi identique â celui utilisé pour le mur
supérieure
dans lequel le hublot 1 doit être inséré. Le béton 14 de part sa fluidité va
remplir la totalité de l'espace avant de durcir ; de plus, lors du
durcissement, il se produit un frettage exercé par le bêton 14 sur le bloc
optique qui garantit encore le complet remplissement de l'espace entre
cadre 7 et bloc optique.
Lors de la coulée du béton 14, les tuyaux 10 sont prévus de telle
façon qu'ils sont enrobés dans le béton avec des orifices 15 débordant du
béton 14.
De façon à prévenir une attaque des feuilles de verre 2, 3, 4, 5, 6 par
l'eau contenu dans le béton 14, celui-ci est prévu avec une quantité d'eau
stoéchiométrique.
Par ailleurs, il est également possible dans une variante non
représentée sur la figure, de prévoir un film ou une résine enveloppant le
bloc optique et éliminant ainsi tout risque de contact avec l'eau contenue
dans le béton 14.
Dans une préalisation possible de l'invention, il est prévu dans la
zone intérieure du cadre 7 correspondant au décrochage 8, des blocs 16
de fonte de plomb en périphérie du cadre. Ces blocs 16 sont facultatifs
mais peuvent contribuer à la protection contre les rayonnements au
niveau dudit décrochage 8.
Toujours pour améliorer la protection contre les rayonnements,
chaque feuille de verre possède des bords biseautés dont les pentes des
biseaux sont différentes d'une feuille de verre à l'autre. Une teL'e
réalisation permet, dans le cas notamment d'une feuille plastique ou d'une
résine enveloppant le bloc optique, qu'un rayon parallèle à la pente du
biseau de la feuille de verre 6 soit absorbé par le béton 14 ou bien par
l'une des autres feuilles de verre, la zone de jonction entre le bloc optique
et le béton 14 n'étant pas linéaire, sur toute la longueur du bloc optique.
Le hublot 1 ainsi proposé selon l'invention offre ainsi une protection
ef#ica.ce pour les rayonnements à haute énergie et/ou neutroniques. De
plus, la réalisation de ce hublot est plus rapide et donc moins onéreuse
que les méthodes habituelles- Notamment, l'utilisation d'un matériau
CA 02229695 1998-02-13
-ô-
coulable et durcissable tel qu'i.in béton est très rapide et comble
parfaitement l'espace prévu entre le cadre 7 et le bloc optique. Par aiAeurs,
cette technique présente encore un avantage ; la précision des dimensions
des bords des vitrages n'est pas aussi rigoureuse que selon les techniques
habituelles puisque le bëton 14 viendra combler la totalité de l'espace vide
lors de sa coulée, puis du phénoméne de frettage. Il est ainsi possible de
conserver les bords des feuilles de verre 2, 3, 4, 5, 6 brutes de rra.oulage,
c'est-à-dire sans aucune étape de finition, notamxnent én vue d'éliminer
toute aspérité. En effet, méme si celles-ci existent, le béton 14 vient
recouvrir la totalité des bords des feuilles de verre. Il appara.ït donc que
cette particularité de l'invention permette encore de diminuer le coût de
fabrication du hublot.
-
