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WO 2014/001443 1 PCT/EP2013/063492
EMBALLAGE DE TRANSPORT ET/OU D'ENTREPOSAGE DE MATIERE RADIOACTIVE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention est relative à un emballage de transport et/ou
d'entreposage de matière radioactive telle une source radioactive émettant des
rayonnements ionisants très énergétiques. Il faut que ces rayonnements
ionisants, tels
que des rayonnements gamma, soient atténués lorsque la matière radioactive est
logée
dans l'emballage de transport et/ou d'entreposage de manière à réduire
l'exposition des
personnes aux rayonnements ionisants.
Plus particulièrement mais non exclusivement, l'invention concerne le
transport et/ou l'entreposage de sources radioactives, telles que le radium,
dont
l'application est préférentiellement une application dans le domaine médical,
dans un but
thérapeutique.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Dans ce type d'emballage pour source radioactive émettant un
rayonnement gamma très énergétique, on cherche à allier des critères de masse
et de
débit d'équivalent de dose absorbée (DED) pour que l'emballage puisse être
exploité
durablement par un même opérateur. Le critère de masse est que l'emballage
puisse être
manipulé par un individu seul, sa masse devant être sensiblement inférieure ou
égale à
kg.
On rappelle que la limite réglementaire en matière de transport de
matière radioactive pour le DED en tout point de la surface externe de
l'emballage est
25 fixée à 2 mSv/h.
Un autre critère réglementaire auquel l'emballage doit satisfaire est le
DED à une distance de 1 mètre de la surface externe de l'emballage, ce DED
doit être
inférieur à 0,1 mSv/h. Toutefois ce dernier critère est sensiblement plus
facile à vérifier
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pour les sources radioactives ponctuelles ou quasi ponctuelles. Le critère de
DED
maximum en surface est ainsi prépondérant.
En plus des critères de masse et de DED, l'emballage chargé avec la
source radioactive doit satisfaire à des épreuves mécaniques réglementaires
dont une
épreuve de chute libre d'une hauteur de 1,2 mètre. A l'issue de cette épreuve,
le DED ne
doit pas subir d'augmentation de plus de 20%. L'emballage doit être
suffisamment
résistant pour ne pas subir de déformation importante de sa paroi.
Actuellement, les emballages pour sources radioactives destinées à des
applications médicales, comportent essentiellement une structure de protection
radiologique conçue pour atténuer le DED en exploitant l'effet de blindage du
rayonnement ionisant émis par la source radioactive.
Cet effet de blindage est alors obtenu en utilisant des matériaux à forte
densité comme le plomb, le tungstène. Cette structure de protection
radiologique
délimite une cavité destinée à loger la source radioactive.
Dans la demande de brevet FR 2 029 069, l'emballage est un porte-
source à fixer dans un appareil de téléthérapie. La structure de protection
radiologique
comporte une partie de blindage en matériau de protection radiologique, de
densité
supérieure à 10, contribuant à délimiter la cavité et destiné à loger la
source radioactive,
enfermé dans deux boîtes concentriques en acier inoxydable formant un ensemble
à
double paroi.
D'autres emballages pour matière radioactive sont connus par exemple
des documents suivants : US 7 276 715, US 2 912 591, US 5 442 186.
L'inconvénient des ces emballages est que, pour répondre au critère de
DED, ils sont deux à trois fois plus lourds que ce qui est préconisé pour
pouvoir être
manipulés et transportés par une seule personne. L'atténuation par l'épaisseur
x du
matériau de protection radiologique constituant la partie de blindage suit la
relation
suivante :
D=Do.ex avec Do, le DED d'un côté du matériau de protection
radiologique, du côté où est logée la source radioactive, D, le DED de l'autre
côté du
matériau de protection radiologique, ce qui correspond à la surface externe de
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l'emballage, u, le coefficient d'atténuation dont la valeur dépend de la
nature du
matériau de protection radiologique et de l'énergie du rayonnement de la
source
radioactive. On pourra noter que lorsque le rayonnement est du type gamma, le
coefficient d'atténuation du matériau de protection radiologique est alors
d'autant plus
élevé que sa densité est importante.
Un autre inconvénient, des emballages décrits dans les documents les
plus anciens est qu'ils ne sont plus conformes aux récentes exigences
d'exploitation qui
visent à réduire le plus possible le DED à l'extérieur de l'emballage.
Une transposition de leur concept pour les rendre conformes à ces
exigences d'exploitation, plus contraignantes que les exigences
réglementaires,
engendrerait un épaississement de la structure de protection radiologique et
donc une
augmentation inacceptable de la masse.
Un troisième inconvénient de ces emballages est lié aux contraintes
d'hygiène inhérentes au secteur médical.
Le choix de certains matériaux de surface n'est pas possible du fait de
leur oxydation, par des acides ou d'autres produits utilisés pour effectuer
des opérations
de nettoyage, décontamination ou désinfection. Il s'agit par exemple de
l'acier
inoxydable.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a justement comme but de proposer un
emballage de transport et/ou d'entreposage de matière radioactive qui ne
présente pas
les inconvénients mentionnés ci dessus.
Plus précisément, l'emballage selon l'invention satisfait aux critères de
masse et de DED et aux épreuves de chute libre.
Un autre but de l'invention est de fournir un emballage de transport
et/ou d'entreposage de matière radioactive qui satisfait à un critère de DED
mesuré au
contact de la surface externe de l'emballage, plus ambitieux que celui imposé
par la
règlementation.
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Un autre but de l'invention est de proposer un emballage qui puisse être
nettoyé et désinfecté pour répondre aux contraintes d'hygiène actuelles
imposées en
médecine.
Pour atteindre ces buts, au lieu d'augmenter l'épaisseur de la partie de
blindage en matériau de protection radiologique, ce qui implique une
augmentation
substantielle de la masse de l'emballage, l'idée est, en complément de
l'utilisation de la
partie de blindage, d'exploiter l'effet distance ou d'éloignement avec une
partie de
l'emballage ayant une densité moyenne bien plus faible que celle du matériau
de
protection radiologique. Ainsi contrairement à l'art antérieur, on cherche à
réduire
l'épaisseur de la partie de blindage.
L'atténuation du DED par cet effet distance se traduit pour une source
radioactive ponctuelle ou quasi ponctuelle de la manière suivante : le débit
de dose en un
point est inversement proportionnel au carré de la distance séparant ce point
de la
source radioactive ponctuelle ou quasi ponctuelle.
Plus précisément, la présente invention concerne un emballage de
transport et/ou d'entreposage de matière radioactive comprenant une structure
de
protection radiologique comportant une partie de blindage vis-à-vis d'un
rayonnement
ionisant émis par la matière radioactive, ayant une surface interne qui
délimite une cavité
destinée à loger la matière radioactive. Selon l'invention, la structure de
protection
radiologique comporte, en outre, une partie à effet d'éloignement de la
matière
radioactive vis-à-vis de l'extérieur de l'emballage, la partie à effet
d'éloignement
entourant directement la partie de blindage et ayant une surface externe qui
est la
surface externe de l'emballage, la structure de protection radiologique
possédant une
épaisseur e appartenant à un segment de droite reliant un point (B) de la
surface externe
de l'emballage au centre de gravité (G) de la cavité, cette épaisseur e
vérifiant pour tout
point (B):
e =e1+e2 et
0,05 <el/e< 0,25
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avec el épaisseur de la partie de blindage, e2 épaisseur de la partie à
effet d'éloignement, les épaisseurs el et e2 appartenant au segment de droite.
La densité
moyenne de la partie de blindage est supérieure à 8 et la densité moyenne de
la partie à
effet d'éloignement est inférieure à 0,5.
En outre, la cavité possède, de préférence, une plus grande dimension
qui est inférieure à l'épaisseur e de la structure de protection radiologique.
De préférence, la densité moyenne de la partie à effet d'éloignement
est inférieure à 0,3. Il est à noter que l'atténuation du DED, obtenue grâce à
l'effet de
blindage de la partie à effet d'éloignement est alors négligeable.
La partie de blindage est réalisée, de préférence, à base de plomb, de
tungstène, d'uranium appauvri ou de leurs alliages et sa densité moyenne est
supérieure
à 10.
La partie de blindage comporte deux demi-coquilles destinées à être
accolées.
De préférence, la partie de blindage comporte une portion centrale et
deux portions extrêmes de part et d'autre de la portion centrale, la portion
centrale étant
épaissie par rapport aux portions extrêmes.
Dans un premier mode de réalisation, la partie à effet d'éloignement a
un volume entièrement comblé par des éléments de remplissage contigus dont la
densité
est inférieure à 0,5. Dans ce premier mode de réalisation, la partie à effet
d'éloignement
ne comporte donc aucun espace vide entre les éléments de remplissage contigus.
Dans une première alternative, un ou plusieurs de ces éléments de
remplissage sont réalisés dans un matériau dont la densité est inférieure à
0,5 comme le
bois, la mousse de polyuréthane, la mousse phénolique.
Dans une seconde alternative, un ou plusieurs de ces éléments de
remplissage ont une structure alvéolaire de type nid d'abeille, de type carton
ondulé.
Dans ce dernier cas, les éléments de remplissage ont toujours une densité
inférieure à
0,5, mais le matériau dont ils sont faits peut avoir une densité supérieure à
0,5, comme
l'aluminium ou le carton.
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Les éléments de remplissage de la première alternative peuvent être
qualifiés de plus massifs que ceux de la seconde alternative.
Les éléments de remplissage de ces deux alternatives peuvent prendre
la forme d'un élément creux destiné à loger la partie de blindage et d'un
bouchon de
calage destiné à obturer une partie de l'élément creux.
L'élément creux peut être doublé extérieurement d'une gaine externe
en forme de pot, et le bouchon de calage peut être doublé d'un couvercle qui
se
verrouille sur la gaine externe, cette gaine externe et ce couvercle faisant
partie des
éléments massifs de la partie à effet d'éloignement.
Dans un autre mode de réalisation, la partie à effet d'éloignement
comprend des éléments structurels et de l'air. Celui-ci présente plus
d'environ 70% du
volume global de la partie à effet d'éloignement. Les éléments structurels
peuvent être
réalisés à base de polyéthylène et plus particulièrement de polyéthylène haute
densité.
Ces matériaux présentent l'avantage d'être facilement nettoyés et désinfectés
pour
répondre notamment aux contraintes d'hygiène actuelle imposées en médecine.
Les éléments structurels peuvent comporter une paire d'éléments de
calage de la partie de blindage avec un élément de calage intérieur et un
élément de
calage extérieur, montés l'un dans l'autre et séparés par l'air.
Lorsque la partie de blindage comporte une portion centrale épaissie,
l'élément de calage extérieur peut comporter une paroi latérale et une butée
qui fait
saillie intérieurement depuis la paroi latérale pour caler la portion centrale
de la partie de
blindage tout en aménageant une épaisseur d'air entre la paroi latérale de
l'élément de
calage extérieur et la partie de blindage.
Dans cette configuration, l'élément de calage intérieur vient en appui
sur la partie de blindage lorsque cette dernière est en butée contre la butée
de l'élément
de calage extérieur.
De préférence, pour améliorer l'effet d'éloignement sans trop
augmenter la masse de l'emballage, les éléments structurels peuvent inclure un
élément
de calage supplémentaire monté autour de la paire d'éléments de calage avec
une paroi
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latérale et une butée qui fait saillie intérieurement de la paroi latérale
pour caler
l'élément de calage extérieur de la paire d'éléments de calage.
L'élément de calage supplémentaire peut comporter, en outre, une
bague de guidage qui fait saillie intérieurement de sa paroi latérale pour
maintenir
sensiblement centrée la paire d'éléments de calage dans l'élément de calage
supplémentaire.
On prévoit de plus, que les éléments structurels incluent en outre un
bouchon de calage pour caler les éléments de calage de la paire l'un par
rapport à l'autre
au niveau de l'une de leurs extrémités.
Le bouchon de calage peut s'étendre jusqu'à l'élément de calage
supplémentaire pour le caler par rapport à la paire d'éléments de calage.
On peut prévoir dans un but de protection, par exemple, que les
éléments structurels comprennent également deux éléments additionnels
matérialisés
par une gaine externe en forme de pot et par un couvercle qui se verrouille
sur le pot
pour loger tous les autres éléments structurels.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la
description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et
nullement
limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
les figures 1A, 1B montrent respectivement en coupe longitudinale et en
vue trois dimensions écorchée un premier mode réalisation d'un emballage
conforme à
l'invention ;
les figures 2A1, 2A2, 2B1, 2B2, 2C1, 2C2, 2D1, 2D2 montrent en coupe
longitudinale et en coupe transversale une pluralité d'emballages de l'art
antérieur et
selon l'invention ;
la figure 3 est un graphique permettant de choisir l'épaisseur de la
partie de blindage et de l'emballage pour répondre aux critères de masse et de
débit de
dose ;
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la figure 4 montre en coupe longitudinale un autre mode de réalisation
de l'emballage selon l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Comme on vient de le voir, l'objectif de l'invention est d'optimiser la
masse de l'emballage tout en satisfaisant au critère de débit de dose en tout
point de sa
surface externe et aux épreuves mécaniques prévus par la règlementation
actuelle en
matière de transport de matière radioactive.
L'idée qui sous-tend l'invention est de placer la matière radioactive dans
une cavité délimitée par une structure de protection radiologique qui comporte
une
partie de blindage, cette partie de blindage étant entourée directement par
une partie
externe conçue pour atténuer le rayonnement ionisant généré par la matière
radioactive
grâce à un effet d'éloignement de la matière radioactive vis-à-vis de la
surface externe de
l'emballage. Cette partie externe doit être la plus légère possible pour ne
pas augmenter
de manière significative la masse de l'emballage, tout en étant suffisamment
résistante
pour ne pas subir de déformation importante à l'issue des épreuves de chute
libre
réglementaires.
Les figures 1A, 1B montrent un premier exemple de réalisation d'un
emballage de transport et/ou d'entreposage de matière radioactive selon
l'invention.
On aperçoit dans la partie centrale de ces figures 1A, 1B, une source
radioactive 1 logée dans une cavité 2 de l'emballage 3 objet de l'invention.
La source
radioactive 1 a une forme allongée et peut être formée d'un tube chargé en
matière
radioactive telle que du radium 224. D'autres types de sources radioactives 1
pourraient
être employés. On considère que la source radioactive 1 est ponctuelle ou
quasi
ponctuelle et que la cavité 2 ne peut loger qu'une source radioactive
ponctuelle ou quasi
ponctuelle. On entend par source quasi-ponctuelle, la configuration pour
laquelle le
rapport entre la plus grande dimension de la source et l'épaisseur de la
structure de
protection radiologique est strictement inférieur à 1.
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L'emballage 3, objet de l'invention, comporte une structure de
protection radiologique 4 qui contribue à définir la cavité 2 et qui permet de
protéger
l'environnement extérieur de l'emballage 3 vis-à-vis du rayonnement ionisant
produit par
la source radioactive 1. Dans l'exemple décrit avec une source radioactive en
radium, le
rayonnement ionisant est un rayonnement gamma.
Une autre fonction de la structure de protection radiologique est
d'assurer un calage et une protection mécanique de la source radioactive 1. Un
tel
emballage 3 chargé de la source radioactive 1 ne doit pas subir de déformation
mécanique trop importante en cas de chute qui pourrait conduire à une
augmentation du
DED maximum de plus de 20%.
La structure de protection radiologique 4 comporte une partie de
blindage 5 vis-à-vis du rayonnement ionisant généré par la source radioactive
1. La partie
de blindage 5 possède une surface intérieure qui délimite la cavité 2. La
cavité 2 a une
forme et des dimensions qui sont légèrement supérieures à celles de la source
radioactive
1 de manière à ce que la source radioactive 1 une fois installée dans la
cavité soit
immobilisée. Cette cavité 2 peut être assimilée à une empreinte de la source
radioactive
1.
La partie de blindage 5 peut se décomposer en deux demi-coquilles 5.1,
5.2 sensiblement identiques, qui lorsqu'elles sont accolées comme sur les
figures 1A, 1B,
délimitent la cavité 2 destinée à loger la source radioactive 1.
Dans l'exemple décrit, la source radioactive 1 est représentée comme
un volume globalement de révolution construit autour d'un axe 6, dit axe
longitudinal. La
partie de blindage 5 a également une forme globale de révolution d'axe
longitudinal 6
lorsque la source radioactive 1 est logée dans la cavité 2. La cavité 2
possède également
cette forme globale de révolution d'axe longitudinal 6. Elle se termine par
des extrémités
sensiblement demies sphériques.
On a représenté par la lettre G son centre de gravité. La position du
centre de gravité G dépend uniquement de la géométrie de la cavité 2.
D'autres formes sont bien sûr possibles, par exemple, prismatiques pour
la source radioactive 1.
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La partie de blindage 5 est réalisée à base de matériau dont la densité
est supérieure à 8.
Il peut s'agir de plomb (densité 11,3), de tungstène (densité 19,3),
encore de l'uranium appauvri (densité 19,05) ou d'un de leurs alliages. De
préférence
alors, la densité moyenne est supérieure à 10. On peut envisager que la partie
de
blindage 5 soit formée de plusieurs de ces matériaux et soit par exemple
multicouche. La
densité dont on parle est une densité moyenne. Dans ce contexte, on entend par
densité
moyenne de la partie de blindage le rapport de la masse de la partie de
blindage sur son
volume.
La partie de blindages comporte, de préférence, longitudinalement une
succession de trois portions, deux portions extrêmes 5.10 encadrant une
portion centrale
5.11. Dans cette succession, la portion centrale 5.11 a une épaisseur
transversale
supérieure à celle des portions extrêmes 5.10. Dans ce contexte, l'épaisseur
est l'écart qui
existe entre la surface intérieure et la surface externe de chacune des
portions. Ces
surfaces sont sensiblement parallèles au niveau où l'écart est mesuré.
L'épaississement de la portion centrale 5.11 a plusieurs avantages, il
renforce l'atténuation des rayonnements ionisants produits par la matière
radioactive en
regard de la source radioactive 1, il facilite la manipulation de la partie de
blindage 5 et il
facilite son calage.
La structure de protection radiologique 4 comporte de plus une partie 7
conçue pour un effet d'éloignement de la source radioactive 1 vis-à-vis de
l'extérieur de
l'emballage 3. Cette partie est appelée, par la suite, partie à effet
d'éloignement 7. Elle
entoure directement la partie de blindage 5. Cela signifie qu'elle est
directement
adjacente à la partie de blindage 5. Cette partie à effet d'éloignement 7, au
contraire de
la partie de blindage 5, est réalisée à partir d'éléments dont la densité
moyenne est
inférieure à 0,5.
Cette partie à effet d'éloignement 7 peut n'être formée, dans un
premier mode de réalisation, que d'éléments de remplissage contigus comme sur
les
figures 1A, 113.
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Dans un second mode de réalisation, elle peut être formée d'éléments
structurels alternant avec de l'air de manière à réduire la masse globale sans
affaiblir la
résistance mécanique de l'emballage 3, comme sur la figure 4.
Dans une première alternative du premier mode de réalisation, un ou
plusieurs de ces éléments de remplissage sont réalisés dans un matériau dont
la densité
est inférieure à 0,5 comme le bois, la mousse de polyuréthane, la mousse
phénolique. Le
balsa a une densité de l'ordre de 0,1.
Dans une seconde alternative du premier mode de réalisation, un ou
plusieurs de ces éléments de remplissage ont une structure alvéolaire de type
nid
d'abeille, de type carton ondulé. Dans ce dernier cas, les éléments ont
toujours une
densité inférieure à 0,5, mais le matériau dont ils sont faits peut avoir une
densité
supérieure à 0,5, comme l'aluminium ou le carton.
Sur l'exemple des figures 1A, 1B, des premiers éléments de remplissage
de la partie à effet d'éloignement 7 prennent la forme d'un élément creux 7.1
destiné à
loger la partie de blindage 5 et d'un bouchon de calage 7.2 destiné à obturer
une partie
de l'élément creux 7.1. On pourrait envisager que l'élément creux au lieu
d'être
monolithique, soit subdivisé en plusieurs sous éléments empilés les uns sur
les autres par
exemple.
Dans l'exemple décrit, l'élément creux 7.1 possède une paroi latérale
7.10 sensiblement en forme de cylindre de révolution associée à un fond 7.11.
La paroi
latérale 7.10 et le fond 7.11 délimitent un logement 7.12 pour la partie de
blindage 5. Le
logement 7.12 a une forme et des dimensions choisies pour caler latéralement
la partie
de blindage 5 lorsqu'elle repose sur le fond 7.11. La portion centrale 5.11
épaissie de la
partie de blindage 5 contribue à ce calage, car elle repose ainsi sur un
gradin 7.15 façonné
dans la paroi latérale 7.10. A l'opposé du fond 7.11, la paroi latérale 7.10
se termine par
une extrémité 7.13 qui délimite une ouverture 7.14 permettant d'insérer la
partie de
blindage 5 dans l'élément creux 7.1.
Le bouchon de calage 7.2 vient obturer le logement 7.12 au niveau de
l'ouverture 7.14. Il possède une extrémité destinée à venir contre la partie
de blindage 5
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et dont la géométrie est conjuguée à celle de la partie de blindage de manière
à caler en
translation la partie de blindage 5 dans le logement 7.12.
Il est préférable pour confiner les premiers éléments de remplissage 7.1,
7.2 décrits précédemment au sein de la partie à effet d'éloignement 7, que
celle-ci
comporte des seconds éléments de remplissage 7.3, 7.4 prenant la forme d'une
gaine
externe 7.3 configurée comme un pot et un couvercle 7.4 qui se verrouille sur
la gaine
externe 7.3. Les premiers éléments de remplissage 7.1, 7.2 sont logés dans la
gaine
externe 7.3 avant de verrouiller le couvercle 7.4. Cette gaine externe 7.3 et
son couvercle
7.4 peuvent avoir un rôle de protection des premiers éléments de remplissage
7.1, 7.2
vis-à-vis de l'environnement extérieur notamment de l'humidité, des
frottements, etc.
La gaine externe 7.3 et le couvercle 7.4 assemblés l'un à l'autre ont une
surface externe qui définit la surface externe de la partie à effet
d'éloignement. Cette
surface externe constitue également la surface externe de l'emballage au
niveau de
laquelle se fait la mesure de DED.
La gaine externe 7.3 et le couvercle 7.4 seront réalisés de préférence
dans un des matériaux plastiques cités plus haut, plutôt qu'en carton ou en
aluminium.
Bien sûr, cette gaine externe 7.3 et son couvercle 7.4 sont pris en en
compte dans le calcul de la densité moyenne de la partie à effet d'éloignement
7.
Ici également, la densité moyenne est le rapport de la masse totale de la
partie à effet d'éloignement sur son volume total. La masse totale est la
masse de tous
ses éléments de remplissage et le volume total est défini par l'espace compris
entre les
surfaces interne et externe de la partie à effet d'éloignement, telles que
définies
précédemment.
On considère que la cavité 2 de l'emballage selon l'invention ne peut
accueillir qu'une source radioactive 1 ponctuelle ou quasi ponctuelle. Pour
cela, la cavité
2 a une grande dimension d qui est inférieure à l'épaisseur e de la structure
de protection
radiologique 4.
Dans le contexte de la présente invention, l'épaisseur e de la structure
de protection radiologique 4 appartient à un segment de droite S reliant un
point B de la
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surface externe de l'emballage au centre de gravité G de la cavité 2. Cette
épaisseur e
vérifie la relation (1) :
e = el+e2 avec el épaisseur de la partie de blindage 5 et e2 épaisseur
de la partie à effet d'éloignement 7. Ces épaisseurs el et e2 appartiennent au
segment de
droite S. En fait el correspond à la partie du segment de droite S qui s'étend
dans la
partie de blindage 5 et e2 correspond à la partie du segment de droite S qui
s'étend dans
la partie à effet d'éloignement 7.
Selon l'invention, on va maintenant définir la condition sur l'épaisseur e
de la structure de protection radiologique 4 et sur les épaisseurs el, e2 des
deux parties
5, 7 de la structure de protection radiologique 4. On ajuste les dimensions
géométriques
des deux parties 5, 7 de la structure de protection radiologique 4 pour que
d'une part le
critère de débit d'équivalent de dose au contact de l'emballage soit respecté
et pour que
la masse soit réduite par rapport à l'art antérieur.
Cet ajustement conduit à la relation (2) :
0,05 <elle <0,25 en plus de la relation (1).
Les figures 2A1, 2A2, 2B1, 2B2, 2C1, 2C2, 2D1, 2D2 montrent des coupes
longitudinale partielles et transversale d'emballages de l'art antérieur ou
conforme à
l'invention. Dans ces exemples, on a déterminé les épaisseurs el et e2 de
sorte que le
débit d'équivalent de dose au contact de l'emballage soit identique et quatre
fois
inférieur à celui qui est réglementaire. Sa valeur doit donc être inférieure
ou égale à
0,5 mSv/h. Les proportions entre les différents éléments sont respectées. Sur
les figures
2A2, 2B2, 2C2, 2D2 la source radioactive n'est pas présente dans la cavité.
Dans les exemples des figures 2, l'estimation du DED a été effectuée en
négligeant l'atténuation par effet de blindage de la partie à effet
d'éloignement. La
densité moyenne de la partie à effet d'éloignement est considérée uniquement
pour le
calcul de la masse de l'emballage qui est réalisé en considérant que
l'emballage prend
une forme générale semblable à celle de la figure 1B.
On suppose que lors des calculs, la partie à effet d'éloignement,
lorsqu'elle existe, est homogénéisée, c'est pour cela que l'on ne peut pas
distinguer les
premiers éléments de remplissage et les seconds éléments de remplissage.
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On a représenté par une croix, un point quelconque de la surface
externe de l'emballage qui borne le segment de droite permettant de déterminer
l'épaisseur e de la structure de protection radiologique.
Sur les figures 2A1, 2A2, il s'agit d'un emballage de l'art antérieur, la
structure de protection radiologique 4 se limite uniquement à la partie de
blindage 5. La
cavité 2 pour la source radioactive 1 délimitée par la partie de blindage 5
est représentée
au centre, s'étendant autour de l'axe longitudinal 6. La partie de blindage
est réalisée en
tungstène (densité 19,3). Son épaisseur el en regard de la source radioactive
1 et donc de
la cavité 2 est de 50 mm. La cavité 2 a un diamètre de 10 mm.
La masse de l'emballage vaut 45 kg, ce qui ne répond pas au critère de
masse que l'emballage de l'invention doit respecter. L'épaisseur el est
mesurée sur le
segment de droite S qui va de la croix au centre de gravité G de la cavité.
Dans cet
exemple, l'épaisseur el de la partie de blindage 5 correspond à l'écart entre
la surface
intérieure et la surface extérieure de la partie de blindage car le segment de
droite S est
sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 6. Les surfaces intérieure
et extérieure
de la partie de blindage sont sensiblement parallèles.
Sur les figures 2B1, 2B2, la structure de protection radiologique
comporte de plus une partie à effet d'éloignement 7 qui entoure directement la
partie de
blindage 5. Les deux parties sont directement adjacentes, elles sont en
contact l'une avec
l'autre. La partie à effet d'éloignement 7 a une densité moyenne de 0,2. Cette
densité
moyenne n'est utilisée que pour le calcul de la masse de l'emballage. Il
pourrait s'agir de
la partie à effet d'éloignement du premier mode de réalisation ou du second
mode de
réalisation qui sera décrit ultérieurement en relation avec la figure 4.
Dans ce second exemple, la partie de blindage a une épaisseur el de
35 mm et la partie à effet d'éloignement une épaisseur e2 de 60 mm.
Les deux parties ne vérifient pas la relation (2) :
e = el + e2 = 95 mm et
0,05<el/e < 0,25
car elle = 0,37
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La masse de l'emballage vaut 32 kg et est encore trop importante pour
que l'emballage puisse être manipulé par un seul opérateur. Il s'agit encore
d'un
emballage n'appartenant pas à l'invention.
Sur les figures 2C1, 2C2, la structure de protection radiologique
comporte également la partie à effet d'éloignement 7 directement contigüe à la
partie de
blindage 5. La partie à effet d'éloignement 7 a une densité moyenne de 0,2.
Dans ce
troisième exemple, la partie de blindage 5 a une épaisseur el de 25 mm et la
partie à
effet d'éloignement une épaisseur e2 de 125 mm.
Les deux parties vérifient les relations (1) et (2) :
e = el + e2 = 150 mm et
0,05<el/e <0,25
car elle= 0,17
La masse de l'emballage vaut 21 kg et est conforme au critère de masse
qui a été fixé. De plus, la plus grande dimension d de la cavité 2 est égale à
100 mm et est
donc inférieure à l'épaisseur e de la structure de protection radiologique.
Sur les figures 2D1, 2D2, la structure de protection radiologique
comporte également la partie à effet d'éloignement 7. Comme précédemment, elle
a une
densité moyenne égale à 0,2. Dans ce quatrième exemple, la partie de blindage
5 a une
épaisseur el de 15 mm et la partie à effet d'éloignement 7 une épaisseur e2 de
200 mm.
Les deux parties 5, 7 vérifient la relation (2):
e = el + e2 = 215 mm et
0,05<el/e <0,25
car elle= 0,07
Néanmoins, on notera que la masse de l'emballage augmente à
nouveau pour atteindre 29 kg, elle reste toutefois acceptable pour que
l'emballage puisse
être manipulé par un seul opérateur. La masse de la partie à effet
d'éloignement a
considérablement augmenté avec l'augmentation de son épaisseur e2, rendant
l'emballage plus lourd.
On peut déduire de ces exemples, qu'il existe des valeurs optimales à
combiner pour l'épaisseur de la partie de blindage et la partie à effet
d'éloignement. Il ne
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suffit pas de réduire l'épaisseur de la partie de blindage et d'augmenter
fortement
l'épaisseur de la partie à effet d'éloignement pour parvenir à un emballage
selon
l'invention.
On a représenté sur la figure 3, d'une part la variation de la masse de
l'emballage à vide en fonction de l'épaisseur de la partie de blindage et
d'autre part du
diamètre extérieur de l'emballage en fonction de l'épaisseur de la partie de
blindage. Le
diamètre de l'emballage est égal à la somme du diamètre de la cavité et du
double de
l'épaisseur de la structure de protection radiologique e des figures 2A à 2D.
Les
graphiques sont obtenus pour un DED au contact de l'emballage constant. Ces
graphiques
permettent de choisir aisément l'épaisseur de la partie de blindage (entre 15
et 25 mm)
pour que la masse de l'emballage soit inférieure à 30 kg. On suppose ici aussi
que le
diamètre de la cavité est de 10 mm.
On va maintenant s'intéresser au second mode de réalisation de
l'emballage selon l'invention en se référant à la figure 4. Sur cette figure
4, la partie de
blindage 5 est similaire à celle décrite aux figures 1A, 1B. Elle ne sera pas
décrite de
nouveau. La partie à effet d'éloignement est maintenant référencée 70. Elle
comporte
des éléments structurels et de l'air. L'air représente de préférence au moins
70% du
volume global de la partie à effet d'éloignement 70. Le volume global de la
partie à effet
d'éloignement s'entend comme le volume total de la partie à effet
d'éloignement,
comme définit précédemment.
Les éléments structurels sont réalisés, par exemple, en polyéthylène et
plus particulièrement en polyéthylène haute densité PEHD (densité 0,94).
Parmi les éléments structurels, on peut prévoir une paire d'éléments de
calage 71, 72 montés l'un dans l'autre et séparés par l'air 90.
Ces deux éléments de calage 71, 72 de la paire sont construits autour
d'un axe longitudinal 6 et sont montés de manière coaxiale. Au moins l'élément
de calage
extérieur 71 est de forme tubulaire, l'autre référencé 72 et qualifié
d'intérieur peut être
également de forme tubulaire ou être plein. Sur la figure 4, il est représenté
de forme
tubulaire et est empli d'air 90.
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L'élément de calage extérieur 71 est ouvert à l'une de ses extrémités au
moins. Il comporte une paroi latérale 71.1 et une butée 73 qui fait saillie
intérieurement
depuis la paroi latérale 71.1. Dans ce mode de réalisation, la butée 73 prend
la forme d'un
plateau évidé. La butée 73 sert à caler en translation la portion centrale
5.11 de la partie
de blindage 5. L'une des portions extrêmes 5.10 de la partie de blindage 5
passe à travers
l'évidement du plateau 73 lorsque la partie de blindage 5 est montée dans
l'élément de
calage extérieur 71. Une épaisseur d'air 90 est présente entre la paroi
latérale 71.1 de
l'élément de calage extérieur 71 et la partie de blindage 5 sauf au niveau de
la butée 73.
Les deux extrémités de l'élément de calage extérieur 71 peuvent être
ouvertes. L'élément de calage intérieur 72 vient en appui contre la partie de
blindage 5 au
niveau de son autre portion extrême 5.10. Il est sans contact avec l'élément
de calage
extérieur 71 de la paire. Il contribue à maintenir la partie de blindage 5
bloquée en
translation en butée contre le plateau évidé 73 lorsque l'on assemble les
différentes
parties de la structure de protection radiologique.
On prévoit également parmi les éléments structurels, un premier
bouchon de calage 74 pour maintenir en position les deux éléments de calage
71, 12 de la
paire, ce premier bouchon de calage 74 étant placé à l'opposé de la partie de
blindage 5
vis-à-vis de l'élément de calage intérieur 72.
Pour améliorer l'effet d'éloignement et la résistance mécanique de
l'emballage objet de l'invention, les éléments structurels peuvent également
inclure un
élément structurel supplémentaire qui est un élément de calage supplémentaire
76 de
forme tubulaire, monté de manière coaxiale autour de la paire d'éléments de
calage
71,72 mais à distance, de manière que de l'air 90 les sépare latéralement au
moins
localement. Cet élément de calage supplémentaire 76 comporte une paroi
latérale 76.1
qui se termine par au moins une extrémité ouverte 76.2, cette dernière se
trouvant du
côté d'une extrémité ouverte de l'élément de calage extérieur 71 de la paire.
Cet élément
de calage supplémentaire comporte une butée 77 qui fait saillie intérieurement
de la
paroi latérale 76.1 pour caler l'élément de calage extérieur 71 de la paire
d'éléments de
calage. On prévoit de plus de munir l'élément de calage supplémentaire 76
d'une bague
de guidage 78 qui fait saillie intérieurement de sa paroi latérale 76.1 pour
maintenir
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sensiblement centrée la paire d'éléments de calage 71, 72 dans l'élément de
calage
supplémentaire 76.
Dans cet exemple, le premier bouchon de calage 74 s'étend
latéralement jusqu'à l'extrémité ouverte 76.2 de l'élément de calage
supplémentaire 76.
II vient l'obturer.
Dans l'exemple décrit, l'élément de calage supplémentaire 76 comporte
une seconde extrémité ouverte 76.3. On prévoit, en outre, parmi les éléments
structurels,
un second bouchon de calage 75 qui vient fermer la seconde extrémité ouverte
76.2.
Ces éléments de calage 71, 72, 76 peuvent être extérieurement des
cylindres de révolution ou des prismes, mais d'autres formes sont possibles.
Dans
l'exemple de la figure 4, les éléments de calage sont de plus en plus longs en
se déplaçant
depuis l'intérieur de l'emballage vers l'extérieur, ce qui permet que la
source radioactive
soit suffisamment éloignée de tout point quelconque de la surface externe de
l'emballage.
On peut prévoir, en outre, pour confiner les éléments structurels
précédemment décrits 71, 72, 74, 75, 76, encore d'autres éléments structurels
additionnels tels une gaine externe 80 configurée comme un pot et un couvercle
81 qui se
verrouille sur la gaine externe 80. Les éléments structurels 71, 72, 74, 75,
76 sont logés
dans la gaine externe 80 avant de verrouiller le couvercle 81. Cette gaine
externe 81 et
son couvercle 82 peuvent avoir un rôle de protection des éléments structurels
qu'elle
loge vis-à-vis de l'environnement extérieur notamment de l'humidité, des
frottements,
etc.
Entre deux éléments de calage consécutifs, il y a une épaisseur d'air 90
qui contribue à l'effet d'éloignement et dont la densité est prise en compte,
lors de la
détermination de la valeur de la densité moyenne de la partie à effet
d'éloignement. Ainsi
sur la figure 4, on a représenté par une croix à la surface externe de la
structure de
protection radiologique, un point quelconque B de mesure du débit d'équivalent
de dose.
Cette croix est en regard de la cavité 2, au niveau de la portion centrale 5.2
de la partie de
blindage 5. Les épaisseurs e, el, e2, définies précédemment, sont
matérialisées sur le
segment de droite S qui relie la croix au centre de gravité G de la cavité 2.
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Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient
été représentés et décrits de façon détaillée, on comprendra que différents
changements
et modifications pourront être apportés notamment aux éléments de remplissage
contigus et aux éléments structurels sans sortir du cadre de l'invention.
