Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 03128446 2021-07-30
WO 2020/161432 PCT/FR2020/050184
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Ecran radio-protecteur
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine technique de la protection contre
les
rayonnements ionisants.
Elle concerne plus particulièrement un écran radio-protecteur destiné à être
fixé sur le
pourtour d'une ouverture ménagée dans une paroi séparant un espace soumis à
des
rayonnements ionisants (dit espace chaud), et un espace non soumis à des
rayonnements
ionisants (dit espace froid).
Elle concerne encore une cellule blindée cloisonnant un espace soumis à des
rayonnements ionisants, comprenant un revêtement intérieur métallique et au
moins une
fenêtre anti-radiation autorisant un accès visuel de l'extérieur vers
l'intérieur de ladite cellule
blindée, laquelle fenêtre anti-radiation comprend un fourreau noyé dans une
paroi en béton,
lequel fourreau reçoit un hublot blindé qui est associé à un écran radio-
protecteur fixé sur le
pourtour d'une ouverture ménagée dans ledit revêtement intérieur métallique.
Etat de la technique
Dans certaines usines de retraitement de déchets, ou certains laboratoires, il
existe des
cellules blindées au sein desquelles on réalise des opérations sur des
matériaux radioactifs.
Ces cellules blindées sont entourées de parois adaptées pour assurer une
protection
efficace à l'encontre des rayonnements ionisants, et elles comprennent
généralement au moins
une fenêtre autorisant un contrôle visuel, depuis l'extérieur, des opérations
réalisées en interne
(voir par exemple US 7 257 927, EP 0 430 687, US 3 505 525, FR 1 333 746).
De telles fenêtres (dénommées fenêtres anti-radiation) peuvent comprendre un
fourreau,
noyé dans une paroi en béton, lequel fourreau reçoit un hublot blindé composé
d'une monture
en fonte intégrant une pluralité de dalles de verre anti-radiation.
De plus, côté intérieur (encore dénommé espace chaud ), l'enceinte blindée
peut
comporter un écran radio-protecteur, positionné en regard du hublot blindé.
Cet écran radio-
protecteur (encore dénommé glace alpha ), est fixé sur le pourtour d'une
ouverture ménagée
dans un revêtement intérieur métallique qui recouvre les parois de l'enceinte
blindée.
L'écran radio-protecteur en question comprend une paroi en matériau
transparent dont le
pourtour est pris en sandwich dans un ensemble porteur composé d'un cadre de
fixation et d'un
contre-cadre, permettant la fixation par soudure avec le revêtement intérieur
de l'enceinte
blindée.
La paroi en matériau transparent radio-protecteur est délimitée par une
première face,
destinée à être orientée du côté de l'espace froid extérieur, et par une
seconde face
destinée à être orientée du côté de l'espace chaud intérieur. Une bordure
périphérique de
cette première face de paroi vient prendre appui contre une face d'appui du
contre-cadre par
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l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité en matériau organique (généralement en
EPDM ou en
néoprène). Et le cadre de fixation est muni de moyens d'appui, avec joint
d'étanchéité, contre
une bordure périphérique de la seconde face de la paroi en matériau
transparent.
Cependant, les joints d'étanchéité interposés entre la paroi en matériau
transparent de
l'écran radio-protecteur et les contre-cadre et cadre de fixation se dégradent
assez rapidement
dans le temps, du fait des hautes doses de radiations auxquelles ils sont
soumis, et il est
nécessaire de les remplacer régulièrement, ce qui, dans le contexte, n'est pas
facile à réaliser
et est source de coûts importants.
Présentation de l'invention
Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la
présente invention
propose un écran radio-protecteur destiné à être fixé sur le pourtour d'une
ouverture ménagée
dans une paroi séparant un espace soumis à des rayonnements ionisants, dit
espace chaud, et
un espace non soumis à des rayonnements ionisants, dit espace froid, lequel
écran radio-
protecteur comprend une paroi en matériau transparent, ladite paroi en
matériau transparent
comprenant une première face destinée à être orientée du côté dudit espace
froid et une
seconde face destinée à être orientée du côté dudit espace chaud,
une bordure périphérique de l'une desdites première face ou seconde face de
ladite paroi en
matériau transparent venant prendre appui contre une face d'appui d'un contre-
cadre par
l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité,
ledit écran radio-protecteur comprenant un cadre de fixation muni de moyens
d'appui contre
une bordure périphérique de l'autre desdites première face ou seconde face de
ladite paroi en
matériau transparent,
lesquels moyens d'appui comprennent une structure longitudinale d'appui
comprenant une
surface de contact avec la bordure périphérique de la première face ou de la
seconde face en
regard de ladite paroi en matériau transparent,
lequel écran radio-protecteur comprend encore des moyens de solidarisation
pour solidariser
ensemble ledit contre-cadre et ledit cadre de fixation,
cet écran radio-protecteur étant caractérisé par le fait que lesdits moyens
d'appui comprennent
des moyens de rappel élastiques adaptés pour appliquer une pression contre
ladite structure
longitudinale d'appui en direction de ladite paroi en matériau transparent.
Une telle particularité permet l'utilisation de joints d'étanchéité résistant
bien aux
rayonnements ionisants, en particulier des joints en matériau inorganique
(avantageusement
des joints en métal doux, c'est-à-dire malléable ou ductile, choisi parmi le
plomb, le cuivre,
l'étain ou le cadmium, à l'état pur ou sous forme d'alliage), ou encore des
joints en graphite.
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D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l'écran radio-
protecteur
conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les
combinaisons techniquement
possibles, sont les suivantes :
- les moyens de rappel élastiques consistent en une pluralité d'organes
ressorts
régulièrement ou au moins approximativement régulièrement répartis sur le
pourtour dudit cadre
de fixation ;
- lesdits organes ressort consistent en des rondelles Belleville ;
- la structure longitudinale d'appui comprend un profilé métallique de
pression associé à
un profil d'appui rapporté constituant ladite surface de contact avec la
bordure périphérique de
la face en regard de la paroi en matériau transparent et formant joint
d'étanchéité ;
- ledit profil d'appui rapporté est réalisé en un matériau choisi parmi (i)
les métaux doux,
de préférence le plomb, le cuivre, l'étain et le cadmium, à l'état pur ou sous
forme d'alliage, et
(ii) le graphite ;
- au moins certains des moyens de rappel élastiques sont associés à des vis
de réglage
de pression adaptées pour permettre un réglage de la pression appliquée par
lesdits moyens
de rappel élastiques sur ladite structure longitudinale d'appui ;
- certaines au moins desdites rondelles Belleville sont chacune associées à
une vis de
réglage de pression.
La présente invention concerne encore une cellule blindée cloisonnant un
espace soumis
à des rayonnements ionisants, comprenant un revêtement intérieur métallique et
au moins une
fenêtre anti-radiation autorisant un accès visuel de l'extérieur vers
l'intérieur de ladite cellule
blindée, laquelle fenêtre anti-radiation comprend un fourreau noyé dans une
paroi en béton,
lequel fourreau reçoit un hublot blindé qui est associé à un écran radio-
protecteur tel que défini
ci-dessus, fixé sur le pourtour d'une ouverture ménagée dans ledit revêtement
intérieur
métallique.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de
réalisation de
l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses
combinaisons dans
la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des
autres.
Description détaillée de l'invention
De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la
description
annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non
limitatives, de
réalisation de l'invention et où :
[Fig. 1] est une vue schématique en coupe verticale qui illustre une cellule
blindée
intégrant une fenêtre anti-radiation équipée, côté espace chaud, d'un écran
radio-protecteur
conforme à l'invention ;
[Fig. 2] montre l'écran radio-protecteur de la fenêtre anti-radiation
illustrée sur la figure 1,
vu de face du côté de l'espace chaud de la cellule blindée ;
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[Fig. 3] est une vue en coupe selon le plan de coupe 3-3 de la figure 2;
La cellule blindée 1 illustrée sur la figure 1 est délimitée par des parois de
béton 2
(représentées partiellement) dans l'une desquelles est ménagée une fenêtre
anti-radiation 3.
Les parois de béton 2 ont une épaisseur importante qui peut aller jusqu'à 1,5
mètres.
La fenêtre anti-radiation 3 est adaptée pour permettre à une personne P située
à
l'extérieur de la cellule blindée 1, côté espace froid F, de contrôler des
opérations réalisées sur
des produits radioactifs au sein de l'espace chaud C interne.
Cette fenêtre anti-radiation 3 comprend un fourreau 31 en forme de cadre
métallique, par
exemple en acier ou en fonte, noyé dans la paroi en béton 2 de la cellule
blindée 1, ce fourreau
31 recevant un hublot blindé 32 constitué d'un bloc optique formé ici de deux
dalles de verre au
plomb 321 et 322.
Coté espace chaud C, l'intérieur de la cellule blindée 1 comporte un
revêtement
métallique 4 dans lequel est ménagée une ouverture 41 en regard de la fenêtre
anti-radiation 3,
et sur le pourtour de laquelle ouverture 41 est fixée par soudure le pourtour
d'un écran radio-
protecteur 5, détaillé sur les figures 2 et 3.
Le revêtement métallique 4, encore appelé cuvelage , est avantageusement
réalisé en
inox.
L'écran radio-protecteur 5 comprend une paroi 6 en matériau transparent,
délimitée par
une première face 61 destinée à être orientée du côté de l'espace froid F de
la cellule blindée 1
(c'est-à-dire orientée vers les dalles de verre au plomb 321 et 322), et une
seconde face 62
destinée à être orientée du côté de l'espace chaud C.
Ces première et seconde faces 61, 62 de la paroi 6 en matériau transparent
sont raccordées
par un chant 63.
La paroi 6 en matériau transparent peut être réalisée en verre.
Cet écran radio-protecteur 5 comprend encore une structure périphérique 7,
formée d'un
contre-cadre 8 et d'un cadre de fixation 9, laquelle structure périphérique 7
est adaptée pour
tenir la paroi 6 en matériau transparent et pour permettre sa fixation au
revêtement métallique 4
de l'enceinte blindée 1.
Pour cela, le pourtour de la paroi 6 en matériau transparent est pris en
sandwich entre le
contre-cadre 8 et le cadre de fixation 9, et des moyens de solidarisation, ici
en forme de vis 10,
assurent la solidarisation entre ces contre-cadre 8 et cadre de fixation 9.
Plus précisément, le pourtour de la paroi 6 en matériau transparent vient se
positionner
dans une feuillure 81 du contre-cadre 8, avec une bordure périphérique 611 de
la première face
61 de cette paroi 6 en matériau transparent qui vient se positionner dans
ladite feuillure 81,
contre une face d'appui 811 du contre-cadre 8, par l'intermédiaire d'un joint
d'étanchéité 11.
D'autre part, le pourtour de la paroi 6 en matériau transparent vient se
positionner dans une
feuillure 91 du cadre de fixation 9, avec une bordure périphérique 621 de la
seconde face 62 de
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cette paroi 6 en matériau transparent qui vient se positionner dans ladite
feuillure 91, en regard
de la face 911 d'une aile 912 de cette feuillure 91; et le cadre de fixation 9
est muni de moyens
12 d'appui contre ladite bordure périphérique 621 de la seconde face 62 de
ladite paroi 6 en
matériau transparent.
5 Ces moyens 12 d'appui comprennent :
- une structure longitudinale d'appui 121 formée d'un profilé métallique de
pression 1211
associé à un profil d'appui 1212 rapporté constituant une surface de contact
et un joint
d'étanchéité avec la bordure périphérique 621 de la seconde face 62 de la
paroi 6 en matériau
transparent, et
.. - des moyens de rappel élastiques 122 adaptés pour appliquer une pression
contre la structure
longitudinale d'appui 121 (en direction de la paroi 6 en matériau
transparent), ces moyens de
rappel élastiques 122 étant associés à des vis de réglage de pression 123.
Le profil d'appui rapporté 1212 est associé au profilé métallique de pression
1211 par
collage ou par simple emboitement de formes complémentaires.
Les moyens de rappel élastiques consistent en une pluralité d'organes ressorts
en forme
de rondelles Belleville 122 régulièrement ou au moins approximativement
régulièrement
réparties sur le pourtour du cadre de fixation 9, qui sont chacune interposées
entre le profilé
métallique de pression 1211 et l'extrémité active 1231 des vis de réglage de
pression 123.
Les vis de réglage de pression 123 traversent l'aile 912 de la feuillure 91 du
cadre de
fixation 9 par l'intermédiaire d'un orifice taraudé 9120. Et l'extrémité 1232
des vis de réglage de
pression 123, qui est opposée à celle 1231 coopérant avec la rondelle
Belleville 122 associée,
est accessible depuis l'extérieur du cadre de fixation 9. Cette extrémité
opposée de vis 1232
coopère avec un contre-écrou 124 de blocage et comporte une empreinte 1233
pour sa
manoeuvre en rotation par un outil approprié (du type clé, tournevis...).
On comprend que la manoeuvre en rotation des vis de réglage de pression 123
permet un
réglage de la pression appliquée par les moyens de rappel élastiques 122 sur
la structure
longitudinale d'appui 121, et donc de la pression appliquée par le profil
d'appui 1212 sur la paroi
6 en matériau transparent, en direction du contre-cadre 8 et de son joint
d'étanchéité 11.
Le profilé métallique de pression 1211 est par exemple réalisé en acier, acier
inoxydable
(inox), bronze ou laiton.
De leur côté, les joints d'étanchéité 11 et 1212 peuvent être réalisés en
matériau
inorganique. Ils peuvent ainsi être réalisés en métal doux (c'est-à-dire
malléable/ductile), de
préférence choisi parmi le plomb, le cuivre, l'étain ou le cadmium (à l'état
pur ou sous forme
d'alliages).
Ils peuvent aussi être réalisés en graphite.
De préférence les deux structures de joints 11 et 1212 sont réalisées en un
même matériau.
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Le cadre de fixation 9 et le contre-cadre 8 sont en contact l'un avec l'autre
au niveau d'un
plan de contact 13 traversé par les vis de solidarisation 10.
Ces vis de solidarisation 10 sont régulièrement ou au moins approximativement
régulièrement réparties sur le pourtour du cadre de fixation 9 et du contre-
cadre 8, par exemple
selon le même pas que les vis de réglage de pression 123.
Sur la figure 3 on remarque la présence d'une structure de calage 14
interposée entre le
chant 63 de la paroi 6 en matériau transparent et le côté de la feuillure 81
du contre-cadre 8.
Toujours sur la figure 3, on remarque la présence d'une extension latérale 82
du contre-
cadre 8, réalisée monobloc, qui est adaptée pour réaliser la fixation par
soudage avec la
bordure périphérique de l'ouverture 41 réalisée dans le revêtement (ou
cuvelage) métallique 4
de la cellule blindée 1.
On notera que dans certaines configurations particulières, l'écran radio-
protecteur 5 peut
être fixé dans l'autre sens sur la bordure périphérique de l'ouverture 41,
c'est-à-dire avec le
contre-cadre 8 orienté côté espace chaud C et le cadre de fixation 9 orienté
côté espace froid F
(en particulier pour permettre le démontage du cadre de fixation 9 à partir du
côté espace froid
F).
Les moyens 12 d'appui selon l'invention permettent d'appliquer une pression
permanente
sur le joint d'étanchéité 11 pris en sandwich entre la paroi 6 en matériau
transparent et la face
d'appui 811 de la feuillure 81 du contre-cadre 8, et également sur le joint
d'étanchéité 1212 pris
.. en sandwich entre la paroi 6 en matériau transparent et le cadre de
fixation 9.
Une telle particularité autorise l'utilisation de joints d'étanchéités 11 et
1212 qui résistent
bien aux rayonnements ionisants, mais qui, de par leur nature, peuvent avoir
tendance à
s'écraser ou fluer légèrement dans le temps.
Les moyens 12 d'appui constituent alors un système de compensation élastique
du fluage
par maintien de la pression sur les joints d'étanchéité.
