FR2527375A1 - Blindage pour la protection contre les rayonnements neutroniques - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN BLINDAGE POUR OBJETS MOBILES, SPECIALEMENT POUR VEHICULES, CONTRE DES RAYONNEMENTS DE NEUTRONS EMIS D'UNE SOURCE AU-DESSUS DE LA SURFACE DE LA TERRE, PAR EXEMPLE UNE BOMBE A NEUTRONS EXPLOSANT A UNE CERTAINE ALTITUDE. SELON L'INVENTION, L'OBJET MOBILE EST RECOUVERT EN HAUT ET SUR LES COTES D'UNE CAVITE CONTENANT UN LIQUIDE RICHE EN HYDROGENE, DE L'EAU PAR EXEMPLE. LA CAVITE PEUT ETRE COMPARTIMENTEE ET ELLE SE LAISSE REMPLIR ET VIDANGER RAPIDEMENT. ELLE PEUT ETRE DEFINIEPAR UNE ENCEINTE EN PLASTIQUE OU TOUTE AUTRE MATIERE. L'INVENTION EST APPLICABLE NOTAMMENT AUX VEHICULES MILITAIRES.

Description

L'invention concerne un blindage pour objets mobiles en particulier pour véhicules, contre un rayonnement neutronique emis d'une source au-dessus de la surface -de la terre. Conformment à la situation actuelle de la technique de l'armement, il est supposé ici qu'une telle radiation soit produite par l'explosion d'une arme à neutrons dans l'atmosphère ; une explosion sur terre est à écarter parce que la partie de loin la plus grande du rayonnement disparaltrait alors immédiatement dans la terre ou dans l'atmosphère sans avoir pu atteindre des hommes.

Le rayonnement neutronique se distingue par le fait que, etant une radiation de particules non chargées, il reagit seulement avec la matière dans l'interaction nucleon-nucleon. I1 en résulte une grande probabilité de pénétration de la matière. Le degré de l'interaction des neutrons rapides avec la matière est décrit par les sections de reaction ou de dispersion.Un point important, lorsqu'on regarde de plus près les pouvoirs d'absorption des matériaux pour des neutrons rapides, est la section efficace d'attenuation ou de déplacement, qui est une grandeur mathématique pendant de la nature du materiau et de l'énergie du rayonnement neutronique. L'intensite d'un flux de neutrons derrière un blindage est exprimee habituelleme nt par la formule I2 = I1 . exp (-X.x) où I2 est l'intensité du rayonnement neutronique derrière le blin dague, I1 l'intensité du rayonnement neutronique devant le blindage, est la section efficace d'atténuation dépendant de la nature du matériau et de l'énergie du rayonnement, et x est l'épaisseur du blindage.Des experimentations en physique nucléaire ont permis de déterminer ces grandeurs pour tous les materiaux usuels et pour un intervalle d'energie neutronique d'environ zéro à 15 MeV.

I1 ressort de ces experimentations que, à côte des materiaux chers que sont le tungstène et le cuivre, ce sont surtout le fer, le bore, l'eau et tous les composés riches en hydrogène, tels que la paraffine, qui ont un bon pouvoir d'absorption (voir, par exemple, les demandes de brevet allemand DAS 1 052 587, 1 167 459, 1 230 933 et 1 453 899, ainsi que la publication "Shielding for fast neutron scattering ex?eriments or high sensitivity" dans "Nuclear instruments and nethods 114 (1974) 521 534 ; North-Holland Publishing
Co.).Pour obtenir une protection efficace, on obtient des épaisseurs de paroi certes différentes, selon la section efficace d'atténuation ou de de?lacement, nais qui sont encore très importantes pour tous ces matériaux. Ceci peut être illustre par l'exemple suivant.

Une dose mortelle d'irradiation neutronique à 10 MeV de 100 rem est seulement réduite de peu par un blindage d'acier d'épaisseur usuelle (8-20 mm pour un véhicule blindé) ; le nombre des victimes par irradiation n'est pas diminué. C'est seulement avec une epaisseur de blindag- de 2C0 mm ' aciel que ilion pourrait réduire la dose susmentionnée à lC rem, encore supportable pour l'organisme humain.Comme, en règle generale, la radiation arrive d'en haut, on aurait besoin, pour des véhicules par exemple, d'une épaisseur de blindage de 200 mm sur le dessus e- sur les ces, ce qui représente terait une charge supplénentaire prohibitive ; un tel véhicule ne pourrait plus remplir sa véritable fonction.

L'invention vise à créer un blindage contre un rayonnement neutronique emis d'une source au-dessus de la surface de la terre, pour des objets mobiles, specialement pour des véhicules, qui ne reduise pas la mobilité de l'objet en mission normale et en reduise la mobilité moins que dans le cas des objets connus protegés contre la radiation lors de missions avec risque d'exposition aux rayonnements.

Ce but est atteint conformément à l'invention par le fait que l'objet mobile est pourvu d'une cavite couvrant le dessus et les côtés de l'objet et qui peut etre remplie d'un liquide riche en hydrogène, en particulier d'eau, et en etre vidée.

Cet agencement apporte des avantages essentiels.

L'avantage le plus important est que le blindage et le poids qu'il représente - à la différence d'un blindage d'acier installe fixe peuvent n'être utilisés que pour la duree de l'état d'alerte ou d'urgence en cas de catastrophe ; aussitôt que cet état est fini, on peut vidanger la cavité ; ensuite, l'objet mobile (par exemple un char, un camion, etc.) est de nouveau disponible dans l'état normal et peut être utilisé de la manière habituelle. Un autre avantage est le fait qu'en état d'alerte ou en cas d'urgence l'objet mobile est encore manoeuvrable, parce que le poids du blindage Çforr,- d'au par exemple) est environ 5 fois plus leger qu'un blindage d'acier comparable.Encore un autre avantage enfin est que, en cas d'utilisation d'eau, le blindage peut être réalisé pratiquement partout, en peu de temps et économiquement et, surtout,. peut être enlevé rapidement (ce qui veut dire que la disponibilité au combat ou à l'utilisation peut etre rétablie immédiatement après l'état d'alerte ou d'urgence).

Selon une autre caracteristique de l'invention, la cavite est optimisee en fonction de la géométrie de radiation, selon la relation suivante
x = 1 . 1g (N . sin#)
# où x représente l'épaisseur de la couche de liquide riche en hydro- gène, L la section efficace d'attenuation, N le facteur d'attenua- tion du rayonnement neutronique primaire et # l'angle d'incidence.

Il faut se rappeler ici que l'invention est basée sur la supposition que, pour obtenir une action sur une étendue de surface aussi grande que possible, une arme à neutrons soit amenée à exploser toujours dans l'air et à une altitude qui est fonction de la force de l'arme. Comme la force d'une telle arme est connue, on sait aussi l'altitude H à laquelle elle explose habituellement.

Partant de cette supposition, l'épaisseur x du blindage peut être optimisee en fonction de la géométrie de radiation. D'abord, on fait entrer en ligne de compte que l'intensité I1 de radiation à une distance r de la source de radiation d'intensite I est inversement
o proportionnelle au carré de la distance r
I = I . -2
or
Cela veut dire, pour le cas le plus défavorable d'une incidence verticale à partir de l'altitude H
Il = Io . l H
La distance d'un objet deplace vers le côte par rapport à la source de rayons peut être écrite ainsi
H
r =
sin# où e. est l'angle d'incidence avec l'horizontale.Ainsi, l'intensité qui règne devant un blindage peut être définie par

Derrière le blindage, l'intensité I2 devint, en tenant compte de la section efficace d'atténuation <

I1 s'agit maintenant de reduire l'intensité I2 derrière le blindage à une fraction constante 1/N du maximum prévisible de l'intensité I1 devant le blindage, c'est-à-dire de reduire l'intensité en cas d'incidence verticale.Cette exigence peut être écrite ainsi :

Lorsqu'on resout cette équation pour l'épaisseur x du blindage, on obtient
x = 1 . 1g (N . sin #)
# I1 ressort que, pour obtenir une efficace constante de protection, les parties latérales du blindage peuvent être plus minces que les parties du dessus ; pour la determination exacte de l'épaisseur à chaque endroit du blindage, il suffit de tenir compte de la section efficace d'atténuation susmentionée qui dépend du matériau utilisé.

Cette possibilité d'optimiser la forme de la cavité permet de diminuer encore plus le poids supplementaire à emporter en cas d'urgence ou en état d'alerte.

Il s'est revele utile et il est conforme à un perfectionnement de cette optimisation que la cavité soit conformée à la façon d'une carapace ou en auge retournee et avec une épaisseur qui diminue vers le bord en bas. Le résultat est pratiquement une section de la cavité en forme de croissant.

Selon une caracteristique importante de l'invention, la paroi qui sépare la cavité de l'intérieur de l'objet mobile est couverte d'un revêtement de cadmium. Ce revêtement qui peut être
forme de tôle, d'un enduit pâteux ou peut avoir ntimp rte quille
autre composition a pour fonction d'absorber les neutrons tte*--
miques produits au passage du rayonnement au travers du blindage.

Pour empêcher l'écoulement du liquide en cas d'endom-
magement de la paroi extérieure par impact de projectiles par exemple,
il est recommandé de couvrir le côte intérieur de la paroi e.rtérieure
de la cavite avec un materiau ayant une élasticité permanente. En cas
de fuite, cette couche elastique ferme la fuite automaLiquement
grace à sa flexibilite.

Selon un perfectionnement avantageux de l'inven
tion, la cavite est formée par une construction compartimentée bu en
panneaux. A côte du fait que cette solution demande moins de
materiel qu'un blindage d'un seul tenant pour une protection compa rable contre des projectiles, de sorte que le véhicule est plus
léger, cet agencement permet d'empêcher qu'un gros impact de pro
jectible ou un autre endommagement ne fasse fuire tout le liquide de
la cavité et ne rende celle-ci inutilisable dans se totalise.

Dans ce contexte, il s'est avére approprié que la
partie de cavité couvrant le dessus de l'objet mobile constitue un
panneau independant qui ne communique pas avec les parties latérales
de la cavite. De cette manière, un impact de projectile ou un autre
endommagement d'une partie de cavite laterale n'entraîne pas l'ecou-
lement du liquide de la partie superieure de la cavité, si bien que
la protection de cette zone particulièrement importante est maintenue.

Cependant, pour limiter en pareil cas aussi la mise
hors service de la protection latérale à une surface aussi petite que
possible, l'invention prevoit que les parties latérales de la cavite
sont constituees de plusieurs compartiments juxtaposés qui communi
quent pendant le remplissage et la vidange mais forment en dehors de
ces opérations des panneaux distincts quoique assemblés mécaniquement.

Cette division en compartinents fait que seule une partie touchée du
blindage est mise hors service, c'est-à-dire le compartiment touchés
puisque les compartiments ne communiquent entre eux d'aucune manière
lorsque le blindage est en service. Cependant, les compartiments
communiquent pendant le remplissage et la vidange, ce qui permet
d'effectuer ces operations rapidement et sans risque d'obJI
l'un des compartiments.

Le remplissage et ia vidange de la ravi te peuvent être executés plus rapidement si la cavité est équipée de plusieurs valves d'entrée et de sortie. Selon une autre caracteristique importante de l'invention, l'objet mobile est équipé d'un dispositif d'arrosage qui permet d'arroser toute la surface de l'objet mobile pendant que la cavité est videe du liquide riche en hydrogène. Après un cas d'urgence, ltobjet mobile peut ainsi être décontaminé par le iiquide sortant de la cavité, sans l'aide d'une unite spéciale qui risque de se trouver à grande distance.

Il peut être utile pour quelques applications de realiser la cavité - totalement ou quelques-uns de ses compartiments comme un réservoir de secours ; de reste na::Ière le blindage est toujours présent, du moins partiellement, sous la forme du combustible de reserve, sans que cela apporte un poids supplomentaire. Selon un perfectionnement, il serait possible aussi de relier au moins quelquesuns des compartiments de la cavité au réservoIr principal et, en cas d'alerte de pomper du combustible de ce reservoir dans la cavité.

Enfin, il peut être utile de former la cavité sur l'objet mobile par des elements amovibles, tels que des sacs remplis d'eau, des blindages de matière plastique pouvant être remplis avec un liquide, etc. On pourrait utiliser aussi, dans le même but, des bâches, toiles, tentes, etc., dans la mesure où elles s'y prêtent.

Evidemment, l'invention peut aussi être appliquée à des objets fixes.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1 - Blindage pour objets mobiles, en particulier pour véhicules, comme protection contre un rayonnement neutronique émis par une source se trouvant au-dessus de la surface de la terre, caractérisé en ce que l'objet mobile est pourvu d'une cavité couvrant le dessus et les côté de l'objet mobile et qui peut être remplie d'un liquide riche en hydrogène, d'eau en particulier, et en être vidée.

2 - Blindage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité est optimisée en fonction de la géométrie de radiation, selon la relation

1 . 2

x=- lg (N. sin e) dans laquelle x représente l'épaisseur de la couche de liquide, représente la section efficace d'atténuation ou de déplacement,

N représente le facteur d'atténuation de la radiation incidente et e représente l'angle d'incidence de la radiation.

3 - Blindage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité est en forme de carapace ou en auge retournée avec diminution de l'épaisseur vers le bord en bas.

4 - Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi séparant la cavité de l'intérieur de l'objet mobile est pourvue d'un revêtement de cadmium.

5 - Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le côté interne de la paroi extérieure de la cavité est pourvu d'un revêtement å élasticité permanente.

6 - Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cavité est formée par une construction compartimentée ou en panneaux.

7 - Blindage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie supérieure de la cavité recouvrant le dessusde l'objet mobile, est formée par un panneau distinct qui ne communique pas avec les parties de cavité recouvrant les faces latérales de l'objet.

8 - Blindage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les parties latérales de la cacité forment plusieurs compartiments juxtaposés.

9 - Blindage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les compartiments formant les parties latérales de la cavité communiquent entre eux pendant le remplissage et la vidange, mais sont isolés mutuellement en dehors des opérations de remplissage et de vidange.

10 - Blindage selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la cavité est équipée de plusieurs valves d'entrée et de sortie.

11 - Blindage selon l'une quelconque des revendications précédéntes, caractérisé en ce que l'objet mobile est équipé d'un dispositif d'arrosage permettant d'arroser toute la surface de l'objet mobile par le liquide riche en hydrogène sortant de la cavité lors de sa vidange.

12 - Blindage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité est réalisée comme un réservoir de combustible de secours.

13 - Blindage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cavité recouvrant l'objet mobile est formée par des éléments amovibles) tels que des sacs remplis d'eau, des blindages en plastique susceptibles d'être remplis de liquide, ou des éléments~ comparables.