EP2454737A1 - Dispositif d' observation de l' interieur d' une cellule chaude, cellule chaude equipee de ce dispositif et procede de maintenance de ce dispositif - Google Patents

Dispositif d' observation de l' interieur d' une cellule chaude, cellule chaude equipee de ce dispositif et procede de maintenance de ce dispositif

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EP2454737A1
EP2454737A1 EP10737953A EP10737953A EP2454737A1 EP 2454737 A1 EP2454737 A1 EP 2454737A1 EP 10737953 A EP10737953 A EP 10737953A EP 10737953 A EP10737953 A EP 10737953A EP 2454737 A1 EP2454737 A1 EP 2454737A1
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EP
European Patent Office
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sensor
dome
cell
cavity
instrument
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EP10737953A
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German (de)
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EP2454737B1 (fr
Inventor
Franck Blanchard
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F7/00—Shielded cells or rooms
    • G21F7/02—Observation devices permitting vision but shielding the observer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49718—Repairing
    • Y10T29/49721—Repairing with disassembling
    • Y10T29/4973—Replacing of defective part

Definitions

  • the present invention relates to an instrument for a hot cell, to a hot cell equipped with an instrument, and to a method of maintenance of this instrument.
  • the technical field of the invention is that of the manufacture of control or observation instruments inside a structure - or compartment - receiving radioactive materials or products.
  • cell and “hot cell” are used indistinctly to designate such a structure.
  • the present invention applies in particular to the control of hot cells by the acquisition of images of zones located in the hot cell, and by the measurement of radiation emitted in these zones, in wavelength ranges visible or not. visible by a human being.
  • a hot cell within which radioactive products or materials may be stored, handled, or otherwise processed generally has thick walls forming a biological shield protecting a person outside the cell from radiation being emitted. by the products or materials it contains.
  • These thick walls may be constructed, at least in part, of baryte concrete or lead.
  • an observation sensor such as a video camera
  • a means for manipulating remote objects such as a manipulator arm, may be used to move the camera, focus a camera lens, and / or adjust the zoom magnification of the camera. goal.
  • the life of the camera - or other sensor - is further reduced because of the radiation it receives, despite the use of a sealed protective box of protection.
  • Another disadvantage may result from the presence, inside the cell, of a cable which connects the sensor to an apparatus disposed outside the cell.
  • the cable may interfere with the operations to be performed in the cell and may be damaged, causing the sensor to stop operating.
  • PERISCOPE PC 1200 an observation instrument extending - in part - into a cavity through the thick wall forming a shield of biological protection.
  • the instrument has a non-browning glass or fused silica dome, which is mounted projecting inside the cell, and which receives a pivoting mirror.
  • a zoom as well as a protective shield are housed in the cavity, the pivoting mirror and the zoom allowing the observation of zones of the cell by a binocular and a camera arranged outside the cell.
  • WO95 / 24720 also discloses an observation instrument which comprises a camera disposed outside a cell.
  • a periscope extending into a cavity passing through the wall of the cell allows the camera to observe regions extending inside the cell.
  • the periscope has for this purpose a rotating prism in two axes, and a quartz dome protecting the prism.
  • JP02264898 also discloses an instrument for observation inside a hot cell using a periscope protected by a bellows.
  • This document describes a shaft and a rod serving, before extracting the periscope, to release a window frame forming part of the bellows, a window frame forming part of the periscope, in order to leave in place the bellows.
  • the periscope Before being put back in place, the periscope is equipped with a new bellows, and the bellows remained in place is expelled into the hot cell.
  • a disadvantage of instruments with a dome is that the dome is expensive.
  • the replacement of such a dome is a source of contamination and radiation risks, complex to achieve, and causes prolonged immobilization of the hot cell.
  • An object of the invention is to propose a control instrument, a hot cell integrating this instrument, and a method of maintenance of this instrument, which are improved and / or which remedy, in part at least, the shortcomings or disadvantages of the instruments.
  • known hot cell control apparatus known hot cells, and known methods of maintaining hot cell control instruments.
  • An object of the invention is to provide an observation instrument, a hot cell incorporating this instrument, and a maintenance method of this instrument that facilitate the replacement of components of the instrument.
  • a cell having a wall traversed by a cavity and a zone control instrument within the cell which extends - generally in part - through and / or along cavity;
  • the instrument comprises a sensor, a dome protruding inside the cell, and a shield of biological protection;
  • the instrument further comprises a mechanism for moving the sensor between a (first) "retracting” position, for the protection of the sensor, in which the sensor is housed inside the cavity, and a (second) position " “observation” or “acquisition”, especially for the observation or acquisition of images of areas of the cell, wherein the sensor is housed inside the dome;
  • the dome is slidably mounted in the cavity and is separable from the instrument, so that the dome can be replaced by being expelled into the cell, the angle and the field of view of the sensor are enlarged - in position of observation - and that the protection of the sensor is improved.
  • an observation instrument for zones inside a hot cell which is arranged to be able to extend - generally only in part - into a cavity passing through a wall of the chamber.
  • the instrument comprises a dome provided at a first end of the instrument and arranged to protrude inside the cell, a shield of biological protection, and an observation sensor sensitive to radiation or radiation, which is arranged between the dome and the shield;
  • the instrument further comprises a mechanism for moving the sensor between a (first) "retracting" position, for the protection of the sensor, in which the sensor is housed inside the cavity, and a (second) position " for observing areas of the cell, in which the sensor is housed inside the dome;
  • the sensor displacement mechanism is disposed between the dome and the shield; in addition, the dome is arranged to slide in the cavity of the wall of the cell, and is mechanically independent - ie disengaged, disjoint - from the sensor, its movement mechanism, and the shield of the instrument, so that the dome can be held in place
  • an instrument for a cell having a wall traversed by a cavity comprising two separate separate modules (disassociated):
  • a first module of the instrument comprises a biological protection shield and a sensor sensitive to radiation or radiation, the sensor being secured to the shield by means of a mechanism for moving the sensor between a retracted position for the protection of the sensor and an extended position for observation of the cell;
  • a second module of the instrument comprises a dome substantially transparent to said radiations or radiations;
  • each of the two modules having a mutual support surface, the two modules being able to be brought into mutual contact by their respective mutual support faces when the modules are engaged (by sliding) in the cavity of the wall of the cell.
  • the first module is intended to be introduced into the cavity of the wall of the cell and to be extracted from the cavity, outside the cell, generally by sliding.
  • the second module is intended to be introduced into the cavity of the wall of the cell and to be extracted from the cavity, inside the cell, generally also by sliding.
  • a method for maintaining a cell comprising a wall traversed by a cavity equipped with an observation instrument, the instrument comprising a dome protruding inside the cell, a biological protection shield, a sensor disposed between the dome and the shield, and a mechanism for moving the sensor between a retracted position in the cavity and an extended position, which successively comprises the following operations:
  • the wall of the cell comprises a stop movable between a stop position in which the stop prohibits the expulsion of the dome in the cell and a release position in which the stop allows the expulsion of the dome in the cell;
  • the dome is integral with a tubular sleeve equipped with two O-rings and is arranged to slide in a tubular sheath lining the cavity (which is also tubular in shape), the O-rings being arranged to be in contact with the sheath; this allows, during the expulsion of the dome into the cell under the thrust of a replacement dome, to maintain the seal between the inside and outside of the cell by at least one of the two seals;
  • the dome comprises a substantially hemispherical wall and substantially transparent to said radiation or radiation, which is made of plastic, in particular polycarbonate;
  • the sensor displacement mechanism comprises a (first) actuator, such as an electric motor, for causing the displacement of the sensor in a translational movement along the longitudinal axis of the instrument, as a function of first signals sensor displacement control;
  • a (first) actuator such as an electric motor
  • the sensor displacement mechanism comprises a (second) actuator, such as an electric motor, for causing the displacement of the sensor according to a (first) rotational movement along the longitudinal axis of the instrument, as a function of second signals sensor displacement control;
  • a (second) actuator such as an electric motor
  • the sensor displacement mechanism comprises a (third) actuator, such as an electric motor, for causing the displacement of the sensor in a (second) rotational movement along an axis substantially orthogonal to the longitudinal axis of the instrument, according to third sensor movement control signals;
  • a (third) actuator such as an electric motor
  • the senor comprises and / or essentially consists of an imaging sensor such as a camera comprising a detector of CCD or CMOS type for example, an optical objective with controlled or automatic focusing, and a motorized zoom;
  • the camera may have a peak of sensitivity in the wavelength range corresponding to visible light, ie in the range of about 400 nm to about 800 nm, or outside this range, for example in the field of infrared;
  • the senor comprises and / or essentially consists of a gamma ray detector.
  • the invention makes it possible to obtain an observation instrument for a hot cell whose production cost is reduced, whose life is increased, and whose use and maintenance are facilitated.
  • the invention makes it possible in particular to obtain a simple color vision device which is capable of operating under irradiation.
  • Figure 1 is a sectional view schematically illustrating a hot cell equipped with an observation instrument.
  • Figure 2 is a diagram illustrating schematically, on an enlarged scale and in longitudinal sectional view, the two modules of an observation instrument in a retraction configuration of the sensor.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating, in longitudinal sectional view, the observation instrument of FIG. 2 which is installed in the cavity of a wall of a cell, in a deployment configuration of the sensor.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating, in perspective view, a (first) module of an observation instrument that is extractable outside the cell.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating, in longitudinal sectional view, the instrument comprising the module of FIG. 4 as well as a second module comprising an observation dome, in a retracting configuration of the sensor inside the cavity provided in the wall of the cell.
  • Figures 6 to 9 are diagrams illustrating the main steps and operations of a maintenance method of the instrument and the cell it equips.
  • the hot cell 21 has thick walls 23 delimiting a chamber 40 in which radioactive objects 41 are arranged.
  • the chamber 40 may be kept at a vacuum relative to the ambient atmosphere, i.e. with respect to the exterior 44 of the cell.
  • a wall 23 is pierced with a first opening or cavity 42 receiving a window 43 allowing an operator located outside 44 of the cell, to directly observe the objects 41 through this porthole.
  • the wall 23 is pierced by a second opening / cavity 22 receiving an observation apparatus or instrument 20 which extends along a substantially horizontal axis 33, inside the cavity 22.
  • the instrument 20 is connected by a link 46 to a computer 45 enabling an operator to control the deployment - or on the contrary the withdrawal - of a sensor 26 forming part of the instrument, to control the orientation of the axis aim of the sensor as described below, and recover the data from the sensor.
  • the instrument 20 comprises two modules 201, 202.
  • the first module - or drawer, or cap - 201 of the instrument comprises a shield 25 of biological protection and a sensor 26 sensitive to radiation or radiation, in particular a video camera.
  • the sensor 26 is secured to the shield by means of a displacement mechanism which makes it possible to move the sensor 26 between a retracted position inside the cavity 22 receiving the module 201, to protect the sensor from the radiation emitted by the sensors. objects located in the cell, and an extended position, outside the cavity 22 and inside the cell, for the observation of areas of interest inside the cell.
  • the displacement mechanism 27 appearing in particular in FIGS. 2 to 5 and identified in FIGS. 3 and 4, comprises two rails 53 integral with a tube 52 of axis 33, inside which the shield 25 is provided. The rails 53 extend parallel to the axis 33.
  • the mechanism 27 also comprises a carriage 54 sliding on the rails 53 along the axis 33, under the action of an actuator such as an electric jack.
  • the carriage 54 carries supply circuits for the sensor 26 and for processing the signals delivered by this sensor, as well as a plate 55 rotatably mounted along the axis 33 and driven in rotation by an actuator 34, such as an electric motor. , mounted on the carriage 54.
  • the plate 55 carries two arms 56 relative to which the sensor 26 is rotatably mounted along the axis 35 perpendicular to the axis 33, under the action of an actuator.
  • the mechanism comprising the turntable 55 and the arms 56 thus forms a spherical coordinate turret which allows the orientation of the camera 26 with an amplitude of 360 degrees along the two axes 33 and 35, as a function of movement control signals.
  • the viewing axis da camera that are addressed by the computer 45 to the mechanism 27, according to data entered by an operator in the computer.
  • the camera is thus mounted on a retractable turret i.e. retractable by translation along the axis 33, allowing the protection of the camera outside periods during which it is used to observe areas of the cell.
  • the mechanism 27 for moving the sensor 26 comprises three axes or degrees of freedom: a first actuator for causing the displacement of the turret and the sensor in a translation movement along the longitudinal axis 33 of the instrument; a second actuator 34 for causing the displacement of the sensor in a rotational movement along the longitudinal axis 33; and a third actuator for causing the displacement of the sensor in a rotational movement along the axis 35.
  • An image processing software may equip the computer 45 to make measurements of dimensions from images or image data delivered to the computer by the camera 26.
  • a module of the software may make it possible to carry out a calibration by analyzing images obtained by observing a rule. After this calibration, it is possible in particular to obtain a length dimension separating two points, by aiming these points by the camera.
  • the second module 202 of the instrument 20 comprises a dome 24 comprising a wall 32 of plastics material which is hemispherical and transparent to radiation or radiation, in particular to visible light and / or gamma rays. .
  • the dome 24 is dimensioned to receive the sensor 26 and allow its rotation along the two axes 33, 35, and is disposed projecting on the inner face 23b of the wall 23.
  • the module 202 further comprises a tubular sleeve 28, of longitudinal axis 33, which is integral with the dome 24 and is equipped with two O-rings 29, 30.
  • the sleeve 28 is arranged to slide in a tubular sleeve 31 lining the cavity, the O-rings being in contact with the sleeve (see Figure 5).
  • the two modules each comprise an annular face 203, 204 of mutual support, the two modules being able to be brought into mutual contact by their respective mutual support faces after being successively engaged in the cavity of the wall of the cell (cf. figures
  • FIG. 2 shows in particular that the bearing face 204 is located at one end of the sleeve 28, and that the bearing face 203 is located at the end of the tube 52 serving as an envelope for the module 201.
  • These two end support faces extend along a diameter 59 substantially common to the two parts 28 and 52, so that they can be placed opposite one another.
  • This diameter 59 is substantially greater than that of the dome 24.
  • the dome 24 is in fact connected to the tubular / cylindrical sleeve 28 by an annular connecting piece 64 (see Figure 5) having a bearing surface 50 projecting at the periphery. of the dome.
  • shield 25 is traversed by an angled channel 62 which is designed to receive electrical signal and power supply conductors.
  • This connector makes it possible to connect the instrument 20 to a control and control unit such as a computer (45 FIG. 1).
  • FIGS. 3 and 6 to 9 show that the wall of the cell comprises a stop 36 that is rotatable about an axis 60 parallel to the axis 33, between a stop position (FIGS. 3 and 6 to 8) in which the stop 36 prohibits the expulsion of the dome 24 in the cell, and a release position ( Figure 9) in which the stop allows the expulsion of the dome in the cell.
  • This stop 36 which is disposed on the inner face 23b of the wall 23, can be moved from one to the other of these positions by an operator-controlled remote manipulator to replace the dome 24 and, where appropriate of the sensor 26.
  • the maintenance of the cell 21 and the dismantling of the observation instrument 20 comprises the following successive operations:
  • the movable stop 36 is momentarily retracted as described above. After returning to the stop position of this stop 36, the replacement dome is placed in its final position by continuing the thrust exerted on the module 201, then the latter is immobilized by its flange 51 bearing on the outer face 23a of the wall 23.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de maintenance d'une cellule comportant une paroi traversée par une cavité équipée d'un instrument d'observation, l'instrument comportant un dôme saillant à l'intérieur de la cellule, un bouclier de protection, un capteur d'observation disposé entre le dôme et le bouclier, et un mécanisme de déplacement du capteur entre une position rétractée et une position déployée. Le procédé comporte les opérations suivantes; extraction du bouclier de protection, du capteur d'observation et du mécanisme de déplacement du capteur, hors de la cavité, à l'extérieur de la cellule; le cas échéant, remplacement du capteur d'observation; insertion et coulissement d'un dôme de remplacement dans la cavité, jusqu'à proximité du dôme resté en place dans la cavité; insertion et coulissement du bouclier de protection, du capteur d'observation et du mécanisme de déplacement du capteur dans la cavité, jusqu'au contact du dôme de remplacement; et déplacement du dôme resté en place dans la cavité jusqu'à son expulsion à l'intérieur de la cellule, par appui du dôme de remplacement sur le dôme resté en place.

Description

DISPOSITIF D1 OBSERVATION DE L1 INTERIEUR D1 UNE CELLULE CHAUDE
, CELLULE CHAUDE EQUIPEE DE CE DISPOSITIF ET PROCEDE DE
MAINTENANCE DE CE DISPOSITIF
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention est relative à un instrument pour une cellule chaude, à une cellule chaude équipée d'un instrument, et à un procédé de maintenance de cet instrument.
Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication d'instruments de contrôle ou d'observation à l'intérieur d'une structure - ou compartiment - recevant des matériaux ou produits radioactifs.
Dans la présente demande, les termes « cellule » et « cellule chaude » sont utilisés indistinctement pour désigner une telle structure.
La présente invention s'applique en particulier au contrôle de cellules chaudes par l'acquisition d'images de zones situées dans la cellule chaude, et par la mesure de rayonnements émis dans ces zones, dans des plages de longueurs d'onde visibles ou non visibles par un être humain.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Une cellule chaude à l'intérieur de laquelle peuvent être stockés, manipulés, ou autrement traités des produits ou matériaux radioactifs, comporte généralement des parois épaisses formant un bouclier de protection biologique protégeant une personne située à l'extérieur de la cellule, des radiations émises par les produits ou matériaux qu'elle contient.
Ces parois épaisses peuvent être construites, en partie au moins, en béton baryte ou en plomb.
Pour observer une zone d'intérêt à l'intérieur de la cellule, on peut disposer un capteur d'observation, tel qu'une caméra vidéo, à l'intérieur de la cellule, et protéger le capteur des radiations en le plaçant dans une boîte plombée lorsqu'il n'est pas utilisé. Un moyen pour manipuler des objets à distance, tel qu'un bras télémanipulateur, peut être utilisé pour déplacer la caméra, faire la mise au point d'un objectif de la caméra, et/ ou ajuster le grossissement d'un zoom de l'objectif. Ces manipulations et réglages présentent cependant des difficultés et nécessitent l'immobilisation d'un bras télémanipulateur, limitant ainsi la capacité d'intervention en cellule.
La durée de vie de la caméra - ou autre capteur - est en outre réduite en raison des radiations qu'elle reçoit, malgré l'utilisation d'une boite de repos plombée de protection.
Un autre inconvénient peut résulter de la présence, à l'intérieur de la cellule, d'un câble qui relie le capteur à un appareil disposé à l'extérieur de la cellule. Le câble peut gêner les opérations à réaliser dans la cellule et peut être endommagé, entraînant l'arrêt du fonctionnement du capteur.
L'observation visuelle directe d'objets ou phénomènes à l'intérieur de la cellule peut être réalisée au travers d'un hublot épais intégré à la paroi de la cellule. Cependant, un tel hublot est coûteux et ne permet pas d'obtenir des images de bonne qualité de toutes les zones de la cellule.
Il est connu d'observer des objets ou phénomènes à l'intérieur d'une telle structure à l'aide d'un capteur disposé à l'extérieur de la structure, par l'intermédiaire d'un guide optique à miroirs, de type périscope, comme décrit notamment dans les brevets FR 1259728 et
GB949826.
Il a également été proposé, par exemple par la société SODERN
(France) sous la désignation « PERISCOPE PC 1200», un instrument d'observation s'étendant - pour partie - dans une cavité traversant la paroi épaisse formant un bouclier de protection biologique. L'instrument comporte un dôme en verre non brunissant ou en silice fondue, qui est monté saillant à l'intérieur de la cellule, et qui reçoit un miroir pivotant.
Un zoom ainsi qu'un bouclier de protection sont logés dans la cavité, le miroir pivotant et le zoom permettant l'observation de zones de la cellule par une binoculaire et une caméra disposées à l'extérieur de la cellule.
Le document WO95/ 24720 décrit également un instrument d'observation qui comporte une caméra disposée à l'extérieur d'une cellule. Un périscope s 'étendant dans une cavité traversant la paroi de la cellule permet à la caméra d'observer des régions s'étendant à l'intérieur de la cellule. Le périscope comporte à cet effet un prisme mobile en rotation selon deux axes, ainsi qu'un dôme en quartz protégeant le prisme.
Le brevet JP02264898 décrit aussi un instrument pour l'observation à l'intérieur d'une cellule chaude à l'aide d'un périscope protégé par un soufflet. Ce document décrit un arbre et une tige servant, avant d'extraire le périscope, à dégager un châssis de fenêtre faisant partie du soufflet, d'un châssis de fenêtre faisant partie du périscope, afin de laisser en place le soufflet. Avant d'être remis en place, le périscope est équipé d'un nouveau soufflet, et le soufflet resté en place est expulsé dans la cellule chaude.
Un inconvénient de ces instruments est que le champ observable est limité ; un angle de vision limité ne permet pas d'observer n'importe quelle zone de la cellule.
Un inconvénient des instruments comportant un dôme est que le dôme est coûteux. Le remplacement d'un tel dôme est source de risques de contamination et de rayonnement, complexe à réaliser, et provoque une immobilisation prolongée de la cellule chaude.
Un autre inconvénient de ces instruments est qu'il ne permet qu'une observation visuelle ; en particulier ces instruments ne permettent pas de réaliser des mesures de cotes de longueur entre deux points de la cellule chaude.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Un objectif de l'invention est de proposer un instrument de contrôle, une cellule chaude intégrant cet instrument, et un procédé de maintenance de cet instrument, qui soient améliorés et/ ou qui remédient, en partie au moins, aux lacunes ou inconvénients des instruments de contrôle pour cellule chaude connus, des cellules chaudes connues, et des procédés connus de maintenance d'instruments de contrôle de cellules chaudes. Un objectif de l'invention est de proposer un instrument d'observation, une cellule chaude intégrant cet instrument, et un procédé de maintenance de cet instrument qui facilitent le remplacement de composants de l'instrument.
Selon un aspect de l'invention, il est proposé une cellule comportant une paroi traversée par une cavité et un instrument de contrôle de zones à l'intérieur de la cellule qui s'étend - généralement en partie - au travers et/ ou le long de la cavité ; l'instrument comporte un capteur, un dôme faisant saillie à l'intérieur de la cellule, et un bouclier de protection biologique ; l'instrument comporte en outre un mécanisme de déplacement du capteur entre une (première) position « de rétractation », pour la protection du capteur, dans laquelle le capteur est logé à l'intérieur de la cavité, et une (seconde) position « d'observation » ou « d'acquisition », notamment pour l'observation ou l'acquisition d'images de zones de la cellule, dans laquelle le capteur est logé à l'intérieur du dôme ; en outre, le dôme est monté coulissant dans la cavité et est séparable de l'instrument, de sorte que le dôme peut être remplacé en étant expulsé dans la cellule, que l'angle et le champ de vision du capteur sont agrandis - en position d'observation -, et que la protection du capteur est améliorée.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un instrument d'observation de zones à l'intérieur d'une cellule chaude qui est agencé pour pouvoir s'étendre - généralement en partie seulement - dans une cavité traversant une paroi de la cellule; l'instrument comporte un dôme prévu à une première extrémité de l'instrument et arrangé pour faire saillie à l'intérieur de la cellule, un bouclier de protection biologique, et un capteur d'observation sensible à des rayonnements ou radiations, qui est disposé entre le dôme et le bouclier; l'instrument comporte en outre un mécanisme de déplacement du capteur entre une (première) position « de rétractation », pour la protection du capteur, dans laquelle le capteur est logé à l'intérieur de la cavité, et une (seconde) position « d'observation », pour l'observation de zones de la cellule, dans laquelle le capteur est logé à l'intérieur du dôme ; le mécanisme de déplacement du capteur est disposé entre le dôme et le bouclier ; en outre, le dôme est agencé pour pouvoir coulisser dans la cavité de la paroi de la cellule, et est mécaniquement indépendant - i.e. désolidarisé, disjoint - du capteur, de son mécanisme de déplacement, et du bouclier de l'instrument, de sorte que le dôme peut être maintenu en place dans la cavité lors du démontage de l'instrument, avant d'être expulsé dans la cellule.
En d'autres termes et selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un instrument pour une cellule comportant une paroi traversée par une cavité, l'instrument comportant deux modules distincts séparés (désolidarisés):
- un premier module de l'instrument comporte un bouclier de protection biologique et un capteur sensible à des rayonnements ou radiations, le capteur étant solidaire du bouclier par l'intermédiaire d'un mécanisme de déplacement du capteur entre une position rétractée pour la protection du capteur et une position déployée pour l'observation de la cellule ;
- un second module de l'instrument comporte un dôme sensiblement transparent auxdits rayonnements ou radiations ;
chacun des deux modules comportant une face d'appui mutuel, les deux modules pouvant être mis en contact mutuel par leurs faces d'appui mutuel respectives lorsque les modules sont engagés (par coulissement) dans la cavité de la paroi de la cellule.
Le premier module est prévu pour être introduit dans la cavité de la paroi de la cellule et pour être extrait de la cavité, à l'extérieur de la cellule, généralement par coulissement.
Le second module est prévu pour être introduit dans la cavité de la paroi de la cellule et pour être extrait de la cavité, à l'intérieur de la cellule, généralement par coulissement également.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de maintenance d'une cellule comportant une paroi traversée par une cavité équipée d'un instrument d'observation, l'instrument comportant un dôme faisant saillie à l'intérieur de la cellule, un bouclier de protection biologique, un capteur disposé entre le dôme et le bouclier, et un mécanisme de déplacement du capteur entre une position rétractée dans la cavité et une position déployée, qui comporte successivement les opérations suivantes :
- extraction du bouclier de protection biologique, du capteur et du mécanisme de déplacement du capteur, hors de la cavité, à l'extérieur de la cellule ;
- le cas échéant, remplacement du capteur;
- insertion d'un dôme de remplacement dans la cavité, jusqu'à proximité - ou au contact - du dôme resté en place dans la cavité ;
- insertion du bouclier de protection biologique, du capteur et du mécanisme de déplacement du capteur dans la cavité, jusqu'au contact du dôme de remplacement ; et
- déplacement du dôme resté en place dans la cavité jusqu'à son expulsion à l'intérieur de la cellule, par appui du dôme de remplacement sur le dôme resté en place.
Selon des modes de réalisation de l'invention :
- la paroi de la cellule comporte une butée mobile entre une position d'arrêt dans laquelle la butée interdit l'expulsion du dôme dans la cellule et une position de libération dans laquelle la butée autorise l'expulsion du dôme dans la cellule ;
- le dôme est solidaire d'un manchon tubulaire équipé de deux joints toriques et est arrangé pour coulisser dans un fourreau tubulaire chemisant la cavité (qui est de forme également tubulaire), les joints toriques étant agencés pour être au contact du fourreau ; ceci permet, lors de l'expulsion du dôme dans la cellule sous la poussée d'un dôme de remplacement, de maintenir l'étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule par au moins un des deux joints ; - le dôme comporte une paroi sensiblement hémisphérique et sensiblement transparente auxdits rayonnements ou radiations, qui est réalisée en matière plastique, en particulier en polycarbonate ;
- le mécanisme de déplacement du capteur comporte un (premier) actionneur, tel qu'un moteur électrique, pour provoquer le déplacement du capteur selon un mouvement de translation, le long de l'axe longitudinal de l'instrument, en fonction de premiers signaux de commande de déplacement du capteur ;
- le mécanisme de déplacement du capteur comporte un (second) actionneur, tel qu'un moteur électrique, pour provoquer le déplacement du capteur selon un (premier) mouvement de rotation selon l'axe longitudinal de l'instrument, en fonction de seconds signaux de commande de déplacement du capteur ;
- le mécanisme de déplacement du capteur comporte un (troisième) actionneur, tel qu'un moteur électrique, pour provoquer le déplacement du capteur selon un (second) mouvement de rotation selon un axe sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal de l'instrument, en fonction de troisièmes signaux de commande de déplacement du capteur ;
- le capteur comporte et/ ou est essentiellement constitué par un capteur d'imagerie tel qu'une caméra comportant un détecteur de type CCD ou CMOS par exemple, un objectif optique à mise au point commandée ou automatique, et un zoom motorisé ; la caméra peut présenter un pic de sensibilité dans le domaines des longueur d'onde correspondant à la lumière visible, i.e. dans la plage allant de 400 nm environ à 800 nm environ, ou bien en dehors de cette plage, par exemple dans le domaine de l'infra rouge ;
- le capteur comporte et/ ou est essentiellement constitué par un détecteur de rayons gamma.
L'invention permet d'obtenir un instrument d'observation pour une cellule chaude dont le coût de réalisation est réduit, dont la durée de vie est augmentée, et dont l'utilisation et la maintenance sont facilitées. L'invention permet notamment d'obtenir un dispositif simple de vision en couleur qui est capable de fonctionner sous irradiation.
D'autres aspects, caractéristiques, et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante qui se réfère aux figures annexées et illustre, sans aucun caractère limitatif, des modes préférés de réalisation de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est une vue en coupe illustrant schématiquement une cellule chaude équipée d'un instrument d'observation.
La figure 2 est un schéma illustrant schématiquement, à échelle agrandie et en vue en coupe longitudinale, les deux modules d'un instrument d'observation dans une configuration de rétractation du capteur.
La figure 3 est un schéma illustrant schématiquement, en vue en coupe longitudinale, l'instrument d'observation de la figure 2 qui est installé dans la cavité d'une paroi d'une cellule, dans une configuration de déploiement du capteur.
La figure 4 est un schéma illustrant, en vue en perspective, un (premier) module d'un instrument d'observation qui est extractible à l'extérieur de la cellule.
La figure 5 est un schéma illustrant, en vue en coupe longitudinale, l'instrument comportant le module de la figure 4 ainsi qu'un second module comportant un dôme d'observation, dans une configuration de rétractation du capteur à l'intérieur de la cavité prévue dans la paroi de la cellule.
Les figures 6 à 9 sont des schémas illustrant les principales étapes et opérations d'un procédé de maintenance de l'instrument et de la cellule qu'il équipe.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sauf indication explicite ou implicite contraire, des éléments ou organes - structurellement ou fonctionnellement - identiques ou similaires sont désignés par des repères identiques sur les différentes figures.
Par référence à la figure 1 notamment, la cellule chaude 21 comporte des parois épaisses 23 délimitant une chambre 40 dans laquelle sont disposés des objets 41 radioactifs.
La chambre 40 peut être maintenue en dépression par rapport à l'atmosphère ambiante, i.e. par rapport à l'extérieur 44 de la cellule.
Une paroi 23 est percée d'une première ouverture ou cavité 42 recevant un hublot 43 permettant à un opérateur situé à l'extérieur 44 de la cellule, d'observer directement les objets 41 au travers de ce hublot.
La paroi 23 est percée d'une seconde ouverture /cavité 22 recevant un appareil ou instrument 20 d'observation qui s'étend le long d'un axe 33 sensiblement horizontal, à l'intérieur de la cavité 22.
L'instrument 20 est relié par une liaison 46 à un ordinateur 45 permettant à un opérateur de commander le déploiement - ou au contraire le retrait - d'un capteur 26 faisant partie de l'instrument, de commander l'orientation de l'axe de visée du capteur comme décrit ci après, et de récupérer les données issues du capteur.
Par référence à la figure 2 notamment, l'instrument 20 comporte deux modules 201 , 202.
Le premier module - ou tiroir, ou bouchon - 201 de l'instrument comporte un bouclier 25 de protection biologique et un capteur 26 sensible à des rayonnements ou radiations, en particulier une caméra vidéo.
Le capteur 26 est solidaire du bouclier par l'intermédiaire d'un mécanisme de déplacement qui permet de déplacer le capteur 26 entre une position rétractée à l'intérieur de la cavité 22 recevant le module 201, pour protéger le capteur des radiations émises par les objets situés dans la cellule, et une position déployée, à l'extérieur de la cavité 22 et à l'intérieur de la cellule, pour l'observation de zones d'intérêt à l'intérieur de la cellule. Le mécanisme de déplacement 27 apparaissant notamment figures 2 à 5 et identifié figures 3 et 4, comporte deux rails 53 solidaires d'un tube 52 d'axe 33, à l'intérieur duquel est prévu le bouclier 25. Les rails 53 s'étendent parallèlement à l'axe 33.
Le mécanisme 27 comporte également un chariot 54 coulissant sur les rails 53 le long de l'axe 33, sous l'action d'un actionneur tel qu'un vérin électrique.
Le chariot 54 porte des circuits d'alimentation du capteur 26 et de traitement des signaux délivrés par ce capteur, ainsi qu'un plateau 55 monté rotatif selon l'axe 33 et entraîné en rotation par un actionneur 34, tel qu'un moteur électrique, monté sur le chariot 54.
Le plateau 55 porte deux bras 56 par rapport auxquels le capteur 26 est monté rotatif selon l'axe 35 perpendiculaire à l'axe 33, sous l'action d'un actionneur.
Le mécanisme comportant le plateau rotatif 55 et les bras 56 forme ainsi une tourelle à coordonnées sphériques qui permet l'orientation de la caméra 26 avec une amplitude de 360 degrés selon les deux axes 33 et 35, en fonction de signaux de commande de déplacement de l'axe de visée da caméra qui sont adressés par l'ordinateur 45 au mécanisme 27, selon des données introduites par un opérateur dans l'ordinateur.
La caméra est ainsi montée sur une tourelle escamotable, i.e. rétractable par translation selon l'axe 33, permettant la protection de la caméra en dehors des périodes pendant lesquelles elle est utilisée pour observer des zones de la cellule.
Ceci permet de protéger également de l'irradiation les circuits électroniques associés à la caméra et montés sur le chariot 54.
Ainsi, le mécanisme 27 de déplacement du capteur 26 comporte trois axes ou degrés de liberté : un premier actionneur pour provoquer le déplacement de la tourelle et du capteur selon un mouvement de translation le long de l'axe 33 longitudinal de l'instrument ; un second actionneur 34 pour provoquer le déplacement du capteur selon un mouvement de rotation selon l'axe longitudinal 33 ; et un troisième actionneur pour provoquer le déplacement du capteur selon un mouvement de rotation selon l'axe 35.
Un logiciel de traitement d'images peut équiper l'ordinateur 45 pour effectuer des mesures de cotes à partir d'images ou données d'image délivrées à l'ordinateur par la caméra 26. Un module du logiciel peut permettre d'effectuer un calibrage par analyse d'images obtenues en observant une règle. Après ce calibrage, on peut notamment obtenir une cote de longueur séparant deux points, par visée de ces points par la caméra.
Comme illustré figures 2 et 5 notamment, le second module 202 de l'instrument 20 comporte un dôme 24 comportant une paroi 32 en matière plastique qui est hémisphérique et transparente aux rayonnements ou radiations, en particulier à la lumière visible et/ ou aux rayons gamma.
Le dôme 24 est dimensionné pour recevoir le capteur 26 et permettre sa rotation selon les deux axes 33, 35, et est disposé en saillie sur la face interne 23b de la paroi 23.
Le module 202 comporte en outre un manchon 28 tubulaire, d'axe longitudinal 33, qui est solidaire du dôme 24 et est équipé de deux joints 29, 30 toriques.
Le manchon 28 est arrangé pour coulisser dans un fourreau 31 tubulaire chemisant la cavité, les joints toriques étant au contact du fourreau (cf. figure 5).
Les deux modules comportent chacun une face 203, 204 annulaires d'appui mutuel, les deux modules pouvant être mis en contact mutuel par leurs face d'appui mutuel respectives après avoir été successivement engagés dans la cavité de la paroi de la cellule (cf. figures
7 à 9).
Plus particulièrement, on observe figure 2 notamment que la face d'appui 204 est située à une extrémité du manchon 28, et que la face d'appui 203 est située à l'extrémité du tube 52 servant d'enveloppe pour le module 201. Ces deux faces d'appui d'extrémité s'étendent selon un diamètre 59 sensiblement commun au deux pièces 28 et 52, de sorte qu'elles peuvent être placées en regard l'une de l'autre.
Ce diamètre 59 est sensiblement supérieur à celui du dôme 24. Le dôme 24 est en effet relié au manchon tubulaire/ cylindrique 28 par une pièce annulaire 64 de liaison (cf. figure 5) comportant une face 50 d'appui faisant saillie à la périphérie du dôme.
On observe figure 5 que le bouclier 25 est traversé par un canal 62 coudé qui est prévu pour recevoir des conducteurs électriques de transport de signaux et d'alimentation.
Ces conducteurs relient le capteur 26 et les actionneurs du mécanisme 27 à un connecteur 63 prévu sur la face « arrière » du module 201.
Ce connecteur permet de relier l'instrument 20 à une unité de contrôle et de commande telle qu'un ordinateur (45 figure 1).
On observe figures 3 et 6 à 9 que la paroi de la cellule comporte une butée 36 mobile en rotation selon un axe 60 parallèle à l'axe 33, entre une position d'arrêt (figures 3 et 6 à 8) dans laquelle la butée 36 interdit l'expulsion du dôme 24 dans la cellule, et une position de libération (figure 9) dans laquelle la butée autorise l'expulsion du dôme dans la cellule.
Cette butée 36, qui est disposée sur la face interne 23b de la paroi 23, peut être déplacée de l'une à l'autre de ces positions par un télémanipulateur commandé par un opérateur, pour procéder au remplacement du dôme 24 et le cas échéant du capteur 26.
A cet effet, par référence aux figures 3 et 6 à 9 en particulier, la maintenance de la cellule 21 et le démontage de l'instrument 20 d'observation, comporte les opérations successives suivantes :
- à partir de la configuration illustrée figure 3, rétractation du capteur 26 au plus près du bouclier 25 ;
- extraction du premier module 201 de l'instrument incluant le bouclier 25 de protection biologique, le capteur 26 d'observation et le mécanisme 27 de déplacement du capteur, hors de la cavité 22, à l'extérieur 44 de la cellule (cf. figure 6);
- le cas échéant, remplacement du capteur d'observation équipant ce module 201 ;
- insertion par l'extrémité externe 80 de la cavité 22, et coulissement selon l'axe 33 et la flèche 70 (figure 7) d'un dôme 240 faisant partie d'un second module 2020 de remplacement, dans la cavité 22, jusqu'à proximité - ou au contact - de la face d'appui 204 du dôme 24 resté en place dans la cavité ;
- insertion et coulissement selon l'axe 33 et la flèche 71 (figure 8) du premier module 201 dans la cavité 22, jusqu'au contact de la face d'appui 203 du module 201 sur le dôme 240 de remplacement ;
- poursuite de la poussée exercée sur le module 201 (flèche 71 figure 9) afin de mettre en contact mutuel les deux modules 202, 2020 - et/ ou les deux dômes 24, 240 - et provoquer le déplacement du dôme 24 resté en place dans la cavité, jusqu'à son expulsion à l'intérieur de la cellule, par appui du dôme /module de remplacement sur le dôme/module resté en place.
A cet effet, la butée mobile 36 est momentanément escamotée comme décrit ci avant. Après remise en position d'arrêt de cette butée 36, le dôme de remplacement est placé dans sa position définitive en poursuivant la poussée exercée sur le module 201 , puis ce dernier est immobilisé par sa bride 51 prenant appui sur la face externe 23a de la paroi 23.

Claims

Revendications
1 - Instrument (20) d'observation à l'intérieur d'une cellule chaude (21) qui est agencé pour pouvoir s'étendre dans une cavité (22) traversant une paroi (23) de la cellule, l'instrument comportant un dôme (24, 240) prévu à une première extrémité de l'instrument, un bouclier (25) de protection biologique, et un capteur (26), instrument caractérisé en ce que le capteur est disposé entre le dôme et le bouclier, l'instrument comportant en outre un mécanisme (27) de déplacement du capteur entre une position rétractée à l'extérieur du dôme et une position d'observation dans laquelle le capteur s'étend à l'intérieur du dôme, le mécanisme de déplacement du capteur étant disposé entre le dôme et le bouclier, le dôme étant agencé pour pouvoir coulisser dans la cavité et étant désolidarisé du capteur, de son mécanisme de déplacement, et du bouclier de l'instrument.
2 - Instrument (20) de contrôle pour une cellule (21) comportant une paroi (23) traversée par une cavité (22), l'instrument comportant deux modules séparés :
- un premier module (201) de l'instrument comporte un bouclier (25) de protection biologique et un capteur (26) sensible à des rayonnements ou radiations, le capteur étant solidaire du bouclier par l'intermédiaire d'un mécanisme (27) de déplacement du capteur entre une position rétractée dans la cavité (22) et une position déployée pour l'observation de la cellule ;
- un second module (202, 2020) de l'instrument comporte un dôme (24, 240) sensiblement transparent auxdits rayonnements ou radiations qui est agencé pour pouvoir coulisser dans la cavité (22) et à l'intérieur duquel le capteur (26) peut être logé dans la position déployée pour l'observation;
chacun des deux modules comportant une face (203, 204) d'appui mutuel, les deux modules pouvant être mis en contact mutuel par leurs face d'appui mutuel respectives lorsque les modules sont engagés dans la cavité de la paroi de la cellule.
3 - Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le dôme est solidaire d'un manchon (28) tubulaire équipé de deux joints (29, 30) toriques et est arrangé pour coulisser dans un fourreau (31) tubulaire chemisant la cavité, les joints toriques étant agencés pour être au contact du fourreau.
4 - Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dôme comporte une paroi (32) sensiblement hémisphérique .
5 - Instrument selon la revendication 4, dans lequel la paroi (32) est en matière plastique, en particulier en polycarbonate.
6 - Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le mécanisme de déplacement du capteur comporte :
- un premier actionneur pour provoquer le déplacement du capteur selon un mouvement de translation le long de l'axe (33) longitudinal de l'instrument ;
- un second actionneur (34) pour provoquer le déplacement du capteur selon un mouvement de rotation selon l'axe longitudinal (33) ; et
- un troisième actionneur pour provoquer le déplacement du capteur selon un mouvement de rotation selon un axe (35) sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal (33).
7 - Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le capteur (26) comporte une caméra.
8 - Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le capteur (26) comporte un objectif optique à mise au point commandée ou automatique, et un zoom motorisé.
9 - Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le capteur (26) comporte un zoom motorisé.
10 - Instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le capteur (26) comporte un détecteur de rayons gamma. 11 - Procédé de maintenance d'une cellule (21) comportant une paroi (23) traversée par une cavité (22) équipée d'un instrument (20) de contrôle ou d'observation, en particulier d'un instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, l'instrument comportant un dôme (24) faisant saillie à l'intérieur de la cellule, un bouclier (25) de protection biologique, un capteur (26) disposé entre le dôme et le bouclier, et un mécanisme (27) de déplacement du capteur entre une position rétractée dans la cavité et une position déployée, qui comporte successivement les opérations suivantes :
- extraction du bouclier de protection biologique, du capteur d'observation et du mécanisme de déplacement du capteur, hors de la cavité, à l'extérieur de la cellule ;
- le cas échéant, remplacement du capteur;
- insertion et coulissement d'un dôme de remplacement (240) dans la cavité, jusqu'à proximité - ou au contact - du dôme (24) resté en place dans la cavité ;
- insertion et coulissement du bouclier de protection biologique, du capteur et du mécanisme de déplacement du capteur dans la cavité, jusqu'au contact du dôme de remplacement ; et
- déplacement du dôme resté en place dans la cavité jusqu'à son expulsion à l'intérieur de la cellule, par appui du dôme de remplacement sur le dôme resté en place.
12 - Cellule (21) comportant une paroi (23) traversée par une cavité (22) et un instrument selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 qui s'étend dans la cavité.
13 - Cellule (21) comportant une paroi (23) traversée par une cavité (22) et un instrument (20) d'observation de zones à l'intérieur de la cellule qui s'étend - généralement en partie - au travers et/ ou le long de la cavité, dans laquelle l'instrument comporte un capteur (26), un dôme (24) faisant saillie à l'intérieur de la cellule, et un bouclier (25) de protection biologique, cellule caractérisée en ce que l'instrument comporte en outre un mécanisme (27) de déplacement du capteur entre une position rétractée pour la protection du capteur, dans laquelle le capteur est logé à l'intérieur de la cavité et à l'extérieur du dôme, et une position d'observation de zones de la cellule dans laquelle le capteur s'étend à l'intérieur du dôme, et en ce que le dôme est monté coulissant dans la cavité et est désolidarisé du capteur (26), du mécanisme (27), et du bouclier (25) de l'instrument.
14 - Cellule selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13 dans laquelle la paroi de la cellule comporte une butée (36) mobile entre une position d'arrêt dans laquelle la butée interdit l'expulsion du dôme dans la cellule, et une position de libération dans laquelle la butée autorise l'expulsion du dôme dans la cellule.
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