FR2494841A1 - Protective sheath for detector in microwave oven - using air stream to protect detector from heat, fumes, and radioactive dust, esp. when removing nitric acid from nuclear fuel - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un-procédé et un appareil de protection d'un instrument de mesure, tel que photodétecteur, monté dans un appareil de chauffage à micro-ondes et servant à détecter un certain état interne de l'appareil de chauffage. La protection de l'instrument de mesure se traduit par une amélioration de la durée de service, de la précision de mesure etc. de l'instrument de mesure. The present invention relates to a method and apparatus for protecting a measuring instrument, such as a photodetector, mounted in a microwave heating apparatus and for detecting a certain internal state of the heater. The protection of the measuring instrument results in an improvement of the service life, measurement accuracy, etc. of the measuring instrument.
Un appareil de chauffage à micro-ondes peut servir, par exemple, à un traitement dit dedénitrification directe" lors duquel des micro-ondes sont rayonnées sur une solution d'acide nitrique contenant un matériau combustible nucléaire en cours de dissolution en vue de sa conversion directe en poudre d' oxyde. Dans un tel traitement, on détermine que l'oxydation a pris fin en d8celant un phénomène d'émission lumineuse, qui apparaît à la fin de la réaction, au moyen d'un photodétecteur ou détecteur photosensible. Un appareil de chauffage à microondes sert aussi à la fusion de cendres brûlées. Dans ce cas, pour déceler le niveau atteint par la matière fondue, on dispose en regard une source photo-émissive et un photodétecteur en plaçant le matériau fondu entre eux.Ainsi, lors du chauffage d'un matériau contenant une substance radioactive par rayonnement de micro-ondes, il existe certains cas où des états de chauffage sont décelés au moyen d'un instrument de mesure tel, par exemple, que photodétecteur, caméra de télévision industrielle, carrera à infrarouges, pyromètre optique, dichroïque ou à infrarouges et analogues. Microwave heating apparatus can be used, for example, for a so-called direct denitrification treatment in which microwaves are radiated onto a nitric acid solution containing a nuclear fuel material being dissolved for conversion. In such a treatment, it is determined that the oxidation has ended by detecting a phenomenon of light emission, which appears at the end of the reaction, by means of a photodetector or photosensitive detector. In this case, in order to detect the level reached by the melt, a photoex emissive source and a photodetector are arranged by placing the molten material between them. when heating a material containing a radioactive substance by microwave radiation, there are certain cases where heating states are detected by means of an instrument of my such as, for example, photodetector, industrial television camera, infrared carrera, optical pyrometer, dichroic or infrared and the like.
Lors du traitement thermique d'un tel matériau contenant une substance radioactive, il est capital d'interdire dans toute la mesure du possible les fuites de substance radioactive à l'extérieur de l'appareil de chauffage et l'on monte donc de façon étanche à l'air l'instrument de mesure sur le corps de l'appareil de chauffage. Toutefois, on ne prend pas couramment de mesures autres que celles assurant l'étanchéité à l'air. De ce fait, l'instrument de mesure se trouve exposé aux gaz corrosifs présents à l'intérieur de l'appareil, tels que vapeurs d'acide nitrique, d'acide sulfurique ou analogue, gaz à haute température, poussière radioactive et chaleur de conduction, et il subit une corrosion ou se trouve fâcheusement affecté par la haute température.En conséquence, la me sure risque de devenir imprécise parce que la lumière est interceptée par les gaz engendrés ou la poussière et, dans le pire des cas, elle devient impossible du fait de la stagnation des poussières et gaz. When heat treatment of such a material containing a radioactive substance, it is essential to prohibit as much as possible the leakage of radioactive substance outside the heater and is therefore mounted tightly air the measuring instrument on the body of the heater. However, no measures other than those ensuring the airtightness are commonly taken. As a result, the measuring instrument is exposed to corrosive gases present inside the apparatus, such as nitric acid, sulfuric acid or the like, high temperature gas, radioactive dust and heat of combustion. conduction, and it undergoes corrosion or is badly affected by the high temperature.As a result, the risk may become imprecise because the light is intercepted by the generated gases or dust and, in the worst case, it becomes impossible due to the stagnation of dust and gas.
La présente invention a pour buts de proposer un procédé et un appareil pour la protection d'un instrument de mesure monté dans un appareil de chauffage à micro-ondes qui soient de nature
- à épargner à l'instrument de mesure des effets fâcheux découlant du traitement de chauffage par micro-ondes
- à améliorer la durée de vie, réduire la fréquence de remplacement et améliorer la précision de mesure et la fiabilité de l'instrument de mesure.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for protecting a measuring instrument mounted in a microwave heating apparatus which is of a nature
- to save the measuring instrument from untoward effects resulting from the microwave heating treatment
- to improve the service life, reduce the frequency of replacement and improve the measurement accuracy and reliability of the measuring instrument.
Pour atteindre les buts précités, selon la présente invention, on engendre à proximité de l'instrument de mesure un courant de gaz propre dirigé vers l'intérieur de l'appareil de chauffage. Le voisinage immédiat de l'instrument de mesure est ainsi maintenu propre, ce qui évite que l'instrument de mesure ne subisse des effets fâcheux dus au traitement de chauffage par micro-ondes. In order to achieve the above-mentioned objects, according to the present invention, a flow of clean gas directed towards the interior of the heating apparatus is generated in the vicinity of the measuring instrument. The immediate vicinity of the measuring instrument is thus kept clean, which prevents the measuring instrument from suffering untoward effects due to the microwave heating treatment.
On va maintenant décrire à titre d'exemples certaines réalisations préférées de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 représente schématiquement un appareil de chauffage à micro-ondes, servant à un traitement de dénitrification directe, comportant application de la présente invention
- la figure 2 représente schématiquement un four de fusion de cendres brillées comportant application de l'invention; et
- les figures 3A à 3E illustrent d'autres modes de mise en oeuvre de la présente invention.Some preferred embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 schematically represents a microwave heating apparatus for direct denitrification treatment, with application of the present invention.
- Figure 2 shows schematically a glowing ash melting furnace comprising application of the invention; and
FIGS. 3A to 3E illustrate other embodiments of the present invention.
La figure 1 represente à titre d'exemple une structure d'appareil de chauffage servant à un traitement de dénitrification directe. Un matériau 3 à chauffer, à savoir solution d'acide nitrique contenant une substance combustible nucléaire en cours de dissolution, est placé dans un récipient récepteur inférieur 2 de l'appareil de chauffage 1 et reçoit, à partir d'un guide de micro-ondes 4, un rayonnement de micro-ondes des tiné à le chauffer. A mesure que le traitement de chauffage progresse, le matériau 3 prend en gonflant une forme bombée telle que représentée sur la figure 1.Du fait de chauffage, la solution d'acide nitrique se transforme directement en poudre d'oxyde, et des gaz ou analogues engendrés au cours du chauffage sont évacués par un tuyau d'échappement 5 et en voués à un système de traitement de gaz brûles non représenté. Fig. 1 shows by way of example a heater structure for direct denitrification treatment. A material 3 to be heated, namely a nitric acid solution containing a nuclear fuel substance being dissolved, is placed in a lower receiver vessel 2 of the heating apparatus 1 and receives, from a microwave guide, waves 4, microwave radiation from the tine to heat it. As the heating treatment progresses, the material 3 takes up by swelling a curved shape as shown in FIG. 1. Due to heating, the nitric acid solution is converted directly into oxide powder, and gases or analogous generated during heating are discharged through an exhaust pipe 5 and dedicated to a not shown burnt gas treatment system.
Comme noté plus haut, on détermine le moment où la réaction de dénitrification est terminée en décelant le phénomène photo-émissif auquel donne lieu la poudre d'oxyde résultante, au moyen d'un photodétecteur ou détecteur photosensible 6. Le photodétecteur 6 est placé au fond d'un organe cylindrique 7, monté de manière étanche à l'air dans la paroi de 1' appareil de chauffage 1 de façon que le détecteur 6 soit exactement dirigé vers le matériau 3 à chauffer. Un orifice d'admission de gaz 8 est ménagé dans l'organe cylindrique 7 près du détecteur 6. A partir de cet orifice 8, un courant de gaz est soufflé dans l'appareil de chauffage 1 de façon à éviter que divers effets fâcheux résultant du rayonnement de micro-ondes, tels ceux de gaz corrosifs, de poussière radioactive, de chaleur de conduction et autres ne s'exercent sur le photodétecteur 6.L'organe cylindrique 7 guide le courant gazeux depuis le voisinage du photodétecteur 6 jusqu'au voisinage du matériau 3 à chauffer. As noted above, the time at which the denitrification reaction is complete is determined by detecting the photoemission phenomenon which gives rise to the resulting oxide powder, by means of a photodetector or photosensitive detector 6. The photodetector 6 is placed at bottom of a cylindrical member 7, mounted airtightly in the wall of the heater 1 so that the detector 6 is exactly directed to the material 3 to be heated. A gas inlet 8 is formed in the cylindrical member 7 near the detector 6. From this orifice 8, a stream of gas is blown into the heating apparatus 1 so as to prevent various untoward effects resulting therefrom. microwave radiation, such as corrosive gas, radioactive dust, conduction heat and the like is exerted on the photodetector 6.The cylindrical member 7 guides the gas stream from the vicinity of the photodetector 6 to the vicinity of the material 3 to be heated.
La figure 2 représente schématiquement une structure de four de fusion de cendres brIllées. Des cendres brIllées, constituant le matériau 3 à chauffer, sont placées à l'intérieur d'un appareil de chauffage 1 et fondues par la chaleur engen drées par des micro-ondes rayonnées à partir d'un guide d'ondes 4. Deux organes cylindriques 7 sont disposés en positions préfixées sur des parois latérales opposées de l'appareil de chauffage 1 de façon à être face à face. Une source photoémissive 9 est disposée au fond de l'un des organes cylindriques et un photodétecteur 6, au fond de l'autre de ces organes.Ainsi, quand la cendre brIllée n'est pas encore fondue, comme représenté sur la figure 2, le rayon lumineux émanant de la source photo-émissive 9 est intercepté par la cendre et n'atteint pas le détecteur 6. Lorsque, la fusion de la cendre se poursuivant, le niveau de matériau fondu atteint la ligne imaginaire portée en traits mixtes sur la figure 2, le détecteur 6 reçoit le rayon lumineux émanant de la source 9, ce qui permet de savoir où en est la fusion. Figure 2 schematically shows a burned ash melting furnace structure. Burned ashes constituting the material 3 to be heated are placed inside a heating apparatus 1 and melted by heat generated by microwaves radiated from a waveguide 4. Two bodies cylindrical 7 are arranged in prefixed positions on opposite side walls of the heater 1 so as to be face to face. A light emitting source 9 is disposed at the bottom of one of the cylindrical members and a photodetector 6 at the bottom of the other of these members. Thus, when the burned ash has not yet melted, as shown in FIG. the light ray emanating from the light emitting source 9 is intercepted by the ash and does not reach the detector 6. When, as the melting of the ash continues, the level of molten material reaches the imaginary line drawn in phantom on the Figure 2, the detector 6 receives the light beam emanating from the source 9, which allows to know where is the merger.
Un orifice d'admission de gaz 8 est ménagé dans l'organe cylindrique 7 situé du côté du photodétecteur 6 et introduit un courant gazeux dans l'appareil de chauffage 1, bien que non représenté, un orifice d'admission de gaz analogue peut être ménagé dans l'organe cylindrique situé du côté de la source photo-emissive 9, à la même fin. A gas inlet 8 is formed in the cylindrical member 7 located on the side of the photodetector 6 and introduces a gas stream into the heater 1, although not shown, a similar gas inlet port may be formed in the cylindrical member located on the side of the photoemissive source 9, for the same purpose.
Plusieurs modes de mise en oeuvre assurant la protection du photodétecteur seront décrits ci-dessous en référence aux figures 3A à 3E. La figure 3A illustre le mode de mise en oeuvre le plus fondamental, suivant lequel un organe cylindrique 12 est agencé pour s'étendre vers l'intérieur à partir de la surface de paroi de l'appareil de chauffage 11, un photodétecteur 16 est disposé ourla surface intérieure d'un boîtier 13 placé extérieurement par rapport à l'organe cylindrique 12 et un orifice d'admission de gaz 18 est défini à proximité du détecteur 16. L'organe cylindrique 12 disposé devant le détecteur 16 assure le guidage d'un courant gazeux propre jusqu' à proximité du matériau à chauffer, et le boîtier 13 évite des fuites vers l'extérieur de micro-ondes et de matériau à chauffer.Cette prévention des fuites neut être assurée par choix judicieux du diamètre D et de la longueur L du boîtier 13 (voir, par exemple, "Séries of Electronics Circuit Designs
Design of Microwave Basic Circuit par Hiroshi Hasunuma et
Katsuyoshi Takagi, page 223, édité par Ohm-sha, Tokyo, Japon, décembre 1964). Plus précisément, pour une fréquence de microondes de 2 450+ 50 MHz, la relation D = L peut être satisfaite si D ( 40 mm, et la relation D -. 2L, si 40 mm D s 50 mm.Several modes of implementation ensuring the protection of the photodetector will be described below with reference to FIGS. 3A to 3E. FIG. 3A illustrates the most basic embodiment, in which a cylindrical member 12 is arranged to extend inwardly from the wall surface of the heater 11, a photodetector 16 is disposed the inner surface of a housing 13 placed externally relative to the cylindrical member 12 and a gas inlet 18 is defined near the detector 16. The cylindrical member 12 disposed in front of the detector 16 provides guiding a clean gas stream to near the material to be heated, and the housing 13 avoids outward leakage of microwaves and material to be heated.This leak prevention can be ensured by judicious choice of the diameter D and the length L of the housing 13 (see, for example, "Series of Electronics Circuit Designs
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Katsuyoshi Takagi, page 223, edited by Ohm-sha, Tokyo, Japan, December 1964). More precisely, for a microwave frequency of 2450 + 50 MHz, the relation D = L can be satisfied if D (40 mm, and the relation D - 2L, if 40 mm D s 50 mm.
Un diamètre supérieur à 60 mm (D > , 60 mm) n'est pas indiqué.A diameter greater than 60 mm (D> 60 mm) is not indicated.
On évite les effets directs des micro-ondes sur le photodétecteur 16 si le boîtier 13 a la forme voulue pour satisfaire à la condition précitée. Lorsqu'un gaz (tel qu'air ou que gaz inerte, par exemple azote) est soufflé à partir de l'orifice d'admission de gaz 18, on évite le contact avec le photodétecteur 16 des gaz atmosphériques intérieurs à l'appareil de chauffage (par exemple, acide nitrique gazeux et acide sulfu rique gazeux) et de la poussière radioactive. Grâce à ce courant gazeux, l'intérieur du boîtier 13 et de l'organe cylindrique 12 se remplissent de gaz propre et des poussières ou anlogues ne peuvent y stagner. En conséquence, la sensibilité de détection du photodétecteur n'est pas réduite par ces gaz et poussières atmosphériques.The direct effects of microwaves on the photodetector 16 are avoided if the housing 13 is shaped to meet the above condition. When a gas (such as air or inert gas, for example nitrogen) is blown from the gas inlet 18, contact with the photodetector 16 of the atmospheric gases inside the apparatus is avoided. heating (eg gaseous nitric acid and gaseous sulphuric acid) and radioactive dust. With this gas stream, the interior of the housing 13 and the cylindrical member 12 fill with clean gas and dust or anlogues can stagnate. As a result, the detection sensitivity of the photodetector is not reduced by these atmospheric gases and dusts.
Pour le traitement d'un matériau contenant une substance radioactive, l'étanchéité à l'air constitue un impératif majeur, de sorte que le photodétecteur est directement monté sur la paroi de l'appareil de chauffage, et donc atteint par la chaleur par conduction. Avantageusement, lors du soufflage de gaz opéré selon l'invention comme décrit ci-dessus, on peut refroidir tant le photodétecteur 16 lui-même que son voisinage, ce qui permet de réduire les effets fâcheux exercés sur lui par la chaleur. En outre, le fait de soumettre l'atmosphère ambiante régnant au-dessus du matériau à chauffer à un balayage par courant gazeux assure l'évacuation des poussières et gaz engendrés, ce qui permet de déceler la lumière avec une sensibilité accrue. For the treatment of a material containing a radioactive substance, the airtightness is a major requirement, so that the photodetector is directly mounted on the wall of the heater, and thus reached by heat conduction . Advantageously, during the blowing of gas operated according to the invention as described above, both the photodetector 16 itself and its vicinity can be cooled, which makes it possible to reduce the untoward effects exerted on it by heat. In addition, subjecting the ambient atmosphere prevailing over the material to be heated to a gaseous current scan ensures the evacuation of the dust and gases generated, which allows to detect the light with increased sensitivity.
Dans la description que l'on va maintenant donner de variantes de l'invention en se référant aux figures 3B à 3E, on ne donnera d'explications gu'au sujet des éléments différant de ceux décrits à propos du mode de réalisation selon la figure 3A, attendu que, fondamentalement, la structure et le fonctionnement demeurent inchangés. Sur la figure 3B, un ventilateur 21 est disposé derrière le photodétecteur 16 et un orifice d'admission de gaz 18 est ménagé derrière ce ventilateur, de manière à engendrer un courant d'air qui pénètre dans l'appareil de chauffage 11 et refroidit efficacement le détecteur 16.Sur la figure 3C, un serpentin à eau de refroidissement 20 est disposé autour du pourtour de la paroi du boîtier, près du photodétecteur 16, pour refroidir celui-ci et éviter qu'il ne soit chauffé par conduction à partir de son côté tourné vers l'appareil de chauffage. Au lieu du serpentin refroidisseur 20, on peut disposer à l'extérieur du boîtier 13 un moyen de refroidissement par air tel que le ventilateur 23 représenté sur la figure 3D. L'organe cylindrique 12 des figures 3A et 3B peut être supprimé selon la vitesse du gaz, comme représenté sur la figure 3D. La figure 3E illustre une modifi cation apportée à la structure selon la figure 3C et montre une membrane transparente 22 disposée auprès et en face du photodétecteur 16.La membrane transparente 22 empêche de manière fiable les gaz atmosphériques et poussières radioactives de pénétrer à partir de l'appareil de chauffage dans le côté photodétecteur. In the description which will now be given of variants of the invention with reference to FIGS. 3B to 3E, explanations will not be given as to the elements which differ from those described with respect to the embodiment according to FIG. 3A, since, basically, the structure and operation remain unchanged. In Fig. 3B, a fan 21 is disposed behind the photodetector 16 and a gas inlet 18 is provided behind this fan, so as to generate a stream of air which enters the heater 11 and cools efficiently. 16.In FIG. 3C, a cooling water coil 20 is disposed around the periphery of the wall of the housing, near the photodetector 16, to cool the latter and prevent it from being heated by conduction from his side turned towards the heater. Instead of the cooling coil 20, there can be disposed outside the housing 13 an air cooling means such as the fan 23 shown in Figure 3D. The cylindrical member 12 of FIGS. 3A and 3B can be suppressed according to the speed of the gas, as shown in FIG. 3D. FIG. 3E illustrates a modification made to the structure according to FIG. 3C and shows a transparent membrane 22 disposed near and in front of the photodetector 16.The transparent membrane 22 reliably prevents atmospheric gases and radioactive dusts from entering from the heater in the photodetector side.
Dans les réalisations décrites ci-dessus, l'instrument de mesure choisi à titre d'exemple est un photodétecteur. In the embodiments described above, the measuring instrument chosen as an example is a photodetector.
Toutefois, l'homme de l'art conçoit que la présente invention est applicable à d'autres instruments de mesure montés dans un appareil de chauffage à micro-ondes, telle que caméra de télévision industrielle, caméra à infrarouges, pyromètre optique, pyromètre dichrolque, pyromètre à infrarouge et analogues.However, those skilled in the art understand that the present invention is applicable to other measuring instruments mounted in a microwave heating apparatus, such as industrial television camera, infrared camera, optical pyrometer, dichroic pyrometer , infrared pyrometer and the like.
Grâce à un procédé et à un appareil pour la protection d'un instrument de mesure tel, par exemple, que photodétecteur monté dans un appareil de chauffage par micro-ondes, conformes à l'invention telle que décrite dans ce qui précède, on peut éviter que divers effets fâcheux dus au chauffage par microondes, tels que ceux de gaz corrosifs, par exemple acide nitrique ou acide sulfurique gazeux, de poussière radioactive, de chaleur de conduction et analogues, ne s'exercent sur 1' instrument de mesure. I1 devient ainsi possible de prolonger le temps de service de l'instrument de mesure et de limiter le nombre d'interventions épineuses à prévoir pour son entretient, son examen et son remplacement. Simultanément, l'introduction d'un gaz propre assure le~maintien d'un haut facteur de transmission, ce qui améliore la précision de mesure ainsi que la fiabilité de l'instrument de mesure. With a method and apparatus for protecting a measuring instrument such as, for example, a photodetector mounted in a microwave heating apparatus, according to the invention as described above, it is possible to to avoid that various adverse effects due to microwave heating, such as those of corrosive gases, for example nitric acid or sulfuric acid gas, radioactive dust, conduction heat and the like, are exerted on the measuring instrument. It thus becomes possible to extend the service life of the measuring instrument and to limit the number of thorny operations to be planned for its maintenance, examination and replacement. Simultaneously, the introduction of a clean gas ensures the ~ maintenance of a high transmission factor, which improves the measurement accuracy and the reliability of the measuring instrument.
Les dispositions préférées decrites se prêtent à diverses modifications et variantes, sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. The preferred arrangements described are amenable to various modifications and variations, without departing from the scope of the invention.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
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| JP55165627A JPS5790142A (en) | 1980-11-25 | 1980-11-25 | Protecting method for measuring instrument in microwave heater |
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Family Applications (1)
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| FR8122061A Expired FR2494841B1 (en) | 1980-11-25 | 1981-11-25 | METHOD AND APPARATUS FOR PROTECTING A MEASURING INSTRUMENT MOUNTED IN A MICROWAVE HEATING APPARATUS |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JPS5790142A (en) |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3803824A1 (en) * | 1988-02-09 | 1989-08-17 | Gerhard Kurz | INSTALLATION DEVICE FOR SENSORS AND SENSORS |
| GB2480716A (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-30 | Per Magnussen | Road surface and tyre condition monitoring apparatus |
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1981
- 1981-11-25 FR FR8122061A patent/FR2494841B1/en not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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