FR2569853A1 - Procede et appareil de mesure de proprietes de vapeur d'eau humide par absorption de neutrons - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA MESURE D'UNE PROPRIETE DE LA VAPEUR D'EAU HUMIDE A HAUTE PRESSION CIRCULANT DANS UNE TUYAUTERIE 1. SELON L'INVENTION, UNE SOURCE 3 DE NEUTRONS RAPIDES EST PLACEE DANS UN SUPPORT 2 FORME D'UN MATERIAU MODERATEUR SI BIEN QUE LES NEUTRONS MODERES FORMENT DES NEUTRONS THERMIQUES ET EPITHERMIQUES QUI SONT COLLIMATES PAR UN TROU 4. LES NEUTRONS TRANSMIS PAR LA TUYAUTERIE 1 PARVIENNENT SUR UN DETECTEUR 5 ET SONT TRAITES DANS UN CIRCUIT ELECTRONIQUE 6 QUI DONNE UNE INDICATION REPRESENTATIVE DE LA MASSE SPECIFIQUE DE LA VAPEUR D'EAU HUMIDE OU DE SA QUALITE. APPLICATION AU FORAGE PETROLIER ET AUX CENTRALES ELECTRIQUES.
Description
La présente invention concerne la mesure de pro-
priétés de la vapeur d'eau, et plus précisément des appli-
cations-des faisceaux de neutrons thermiques et épither-
miques à la mesure de propriétés telles que la masse spé-
cifique et la qualité de la vapeur d'eau humide à haute
pression se trouvant dans de petites tuyauteries.
La mesure de la masse volumique de vapeur d'eau humide à haute pression dans de petites tuyauteries est
nécessaire dans de nombreuses opérations industrielles.
Un exemple en est l'extraction du pétrole brut lorsqu'une
injection de vapeur d'eau humide à haute pression est uti-
lisée parfois pour le craquage de formations souterraines contenant du pétrole brut lourd. Dans cette application, il est souhaitable de contrôler la masse spécifique de la vapeur d'eau humide afin que la qualité correspondante
de la vapeur soit maintenue entre des limites voulues.
Ces limites de la masse spécifique de la vapeur d'eau humide sont habituellement déterminées de manière que la qualité de la vapeur d'eau soit suffisamment élevée pour que le brut soit craqué et pour que la formation soit ramollie, la vapeur étant cependant suffisamment humide pour qu'elle
entraîne les particules du gisement hors de la chaudière.
Un autre exemple est celui de l'industrie électrique dans laquelle la vapeur d'eau produite par un générateur de vapeur quelconque est utilisée pour l'entraînement d'une turbine produisant de l'électricité. Dans ce cas, la mesure de la masse spécifique est très importante afin qu'elle reste inférieure à la limite permise pour que la turbine
fonctionne convenablement.
On a déjà proposé divers procédés de mesure de la masse spécifique d'un mélange de vapeur d'eau et d'eau, ces procédés mettant en oeuvre (a) des soupapes à fermeture rapide, (b) des sondes présentant une impédance, (c) des sondes optiques, et (d) des sondes ultrasonores. Cependant, tous ces procédés présentent au moins l'un des inconvénients suivants: (a) le procédé nécessite une introduction et perturbe le courant de vapeur d'eau, (b) le procédé perturbe le déroulement habituel des opérations, (c) le procédé n'est pas applicable car la paroi de la tuyauterie est épaisse et formée d'acier, (d) le procédé n'est pas sensible, etlou
(e) le dispositif n'est pas portatif.
D'autres procédés de mesure de la masse spécifique de vapeur d'eau humide à haute pression mettent en oeuvre les caractéristiques d'atténuation et de dispersion d'un rayonnement que possède la vapeur d'eau humide. La vapeur d'eau humide est un mélange de vapeur d'eau et d'eau ayant une fraction vide élevée. La fraction vide est la fraction
volumique occupée par la phase vapeur.
Ces procédés mettent en oeuvre les caractéristiques d'atténuation et de transmission de divers rayonnements
tels que les rayons X, les particules B et les rayons y.
Cependant, les rayons X et les particules e ne peuvent
pas traverser les parois épaisses de tuyauterie métallique.
Les rayons y peuvent traverser des parois épaisses de tuyau-
terie, mais ils donnent une très faible sensibilité dans
la région à fraction vide élevée (vapeur d'eau humide).
La dispersion des neutrons épithermiques-rapides s'est révélée très sensible dans la région ayant une fraction vide faible et intermédiaire et dans des tuyauteries de diamètre relativement important (D > 50 mm). Cependant,
ce procédé est très peu sensible dans la région des frac-
tionsvidesélevées, notamment dans les petites tuyauteries,
car la probabilité de thermalisation est faible.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 243 886
décrit une technique de détermination de la teneur en oxy-
gène de matériaux tels que le bois et le béton, ou de la quantité d'eau se trouvant dans les poumons humains. La technique met en oeuvre une source de neutrons rapides et un détecteur de neutrons thermiques. La source et le
détecteur sont placés d'un côté d'un objet dont les proprié-
tés d'absorption ou de modération des neutrons sont mesurées.
Les neutrons rapides de la source subissent une modération
ou une absorption et créent des neutrons thermiques lors-
qu'ils traversent l'objet, et le détecteur détecte les
neutrons thermiques sortant de l'objet. Un absorbeur clas-
sique de neutrons est utilisé afin qu'il indique la diffé- rence entre les nombres de neutrons thermiques comptés par le détecteur pour l'objet et pour la référence. La différence est une indication représentative des propriétés
de modération ou d'absorption de l'objet.
- Le procédé des Etats-Unis d'Amérique n 3 350 564
décrit un procédé de mesure de la fraction vide d'eau bouil-
lante, par atténuation de neutrons. Ce brevet décrit l'uti-
lisation de petites quantités de bore dissoutes dans l'eau afin que les neutrons soient absorbés, et un faisceau de
neutrons de-faible énergie est transmis par l'eau bouillante.
L'importance de l'atténuation est reliée à la fraction
vide de l'eau.
La présente invention concerne un appareil et un procédé de mesure de propriétés de vapeur d'eau humide à haute pression dans une petite tuyauterie, par utilisation
de la transmission des neutrons thermiques et épithermiques.
Elle concerne aussi un procédé et un appareil de mesure de la masse spécifique de vapeur d'eau humide à haute pression dans une petite tuyauterie, par utilisation
de la transmission des neutrons thermiques et épithermiques.
Elle concerne aussi un procédé et un appareil de mesure de la qualité de la vapeur d'eau humide à haute pression dans une petite tuyauterie, par utilisation de
-la transmission des neutrons thermiques et épithermiques.
Dans le présent mémoire, l'expression "neutrons thermiques et épithermiques" désigne des neutrons dont l'énergie se trouve dans la plage des énergies des neutrons thermiques ou épithermiques. Il faut noter qu'un détecteur
de neutrons thermiques est très sensible aux neutrons épi-
thermiques, ainsi qu'aux neutrons thermiques.
En résumé, l'invention met en oeuvre un faisceau
partiellement collimaté de neutrons thermiques et épither-
miques, transmis par une tuyauterie métallique ayant un petit trou et contenant de la vapeur d'eau humide à haute pression. Un détecteur de neutrons thermiques détecte les neutrons thermiques et épithermiques transmis et forme un signal proportionnel aux vitesses de comptage des neutrons thermiques et épithermiques, représentatives des propriétés de la vapeur d'eau humide telles que la masse spécifique
et la qualité de la vapeur d'eau.
Ainsi, le procédé selon l'invention est destiné à la détermination d'une propriété de vapeur d'eau humide à haute pression dans une tuyauterie métallique de petite section, ladite propriété étant reliée à la caractéristique de transmission des neutrons thermiques et épithermiques par la vapeur d'eau humide à haute pression. Le procédé
comprend la création de neutrons ayant des énergies supé-
rieures à la plage d'énergies des neutrons thermiques et épithermiques, à l'aide d'une source de neutrons, et la modération des neutrons de la source en neutrons thermiques
et épithermiques. Le procédé comporte en outre la collima-
tion partielle des neutrons thermiques et épithermiques afin qu'ils forment un faisceau, la transmission du faisceau
partiellement collimaté des neutrons thermiques et épither-
miques par une tuyauterie et leur réception par un détecteur
de neutrons thermiques, les neutrons.thermiques et épither-
miques transmis par la tuyauterie donnant un signal de sortie proportionnel qui dépend de la propriété de-la vapeur
d'eau humide à haute pression.
L'appareil selon l'invention est destiné à déter-
miner une propriété de vapeur d'eau humide à haute pression dans une tuyauterie métallique de faible section dans laquelle
cette propriété est reliée à la caractéristique de transmis-
sion des neutrons thermiques et épithermiques par la vapeur
d'eau humide à haute pression. L'appareil comporte un ex-
tracteur d'un faisceau neutronique placé près de la surface externe de la tuyauterie et destiné à transmettre un faisceau
partiellement collimaté de neutrons thermiques et épither-
miques, à travers la tuyauterie, et un détecteur de neutrons
thermiques, placé près de la surface externe de la tuyau-
terie, du côté opposé à l'extracteur, afin qu'il reçoive les neutrons thermiques et épithermiques transmis par la
tuyauterie et qu'il forme un signal qui leur est proportion-
nel. L'appareil comporte en outre un dispositif électronique de comptage qui, à partir du signal de sortie du détecteur de neutrons thermiques, est destiné à donner une indication
sur la vitesse de comptage des neutrons thermiques et épi-
thermiques transmis, cette indication étant elle-même repré-
sentative de la propriété de la vapeur d'eau humide à haute pression. La propriété déterminée par mise en oeuvre du procédé et de l'appareil selon l'invention peut être la masse spécifique ou la qualité de la vapeur d'eau humide
à haute pression.
L'extracteur du faisceau neutronique selon l'inven-
tion forme un faisceau partiellement collimaté de neutrons
thermiques et épithermiques. Il comporte une source radio-
active de neutrons d'énergie supérieure aux plages thermique et épithermique, et un support de source, formé d'un matériau modérateur des neutrons et délimitant une chambre dans
laquelle est placée la source radioactive de neutrons.
Le support de la source a en outre un trou rectiligne et relativement long d'extraction et de collimation des neutrons thermiques et épithermiques, ayant une faible section et formé dans le matériau modérateur, le trou allant de la surface externe du dispositif de support de la source à proximité de la chambre. La chambre et le trou d'extraction sont séparés d'une quantité prédéterminée afin que les neutrons émis par la source soient modérés et deviennent des neutrons thermiques et épithermiques lorsqu'ils sortent dans le trou d'extraction qui assure alors lui-même une
collimation partielle des neutrons thermiques et épithermi-
ques afin qu'ils forment un faisceau partiellement collimaté.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-
tion ressortiront mieux de la description qui va suivre,
faite en référence aux dessins annexés sur lesquels:
la figure 1 est un schéma représentant la dispo-
sition générale d'un appareil selon l'invention; la figure 2 est une perspective éclatée d'un mode de réalisation d'extracteur d'un faisceau de neutrons selon l'invention;
la figure 3 est une coupe de l'extracteur du fais-
ceau de neutrons de la figure 2; la figure 4 est une coupe schématique du dispositif de montage d'un détecteur de neutrons; la figure 5 représente un autre mode de réalisation d'extracteur d'un faisceau neutronique; et la figure 6 est une perspective d'un ensemble portatif comprenant l'extracteur d'un faisceau de neutrons et le dispositif de montage d'un détecteur de neutrons
thermiques, montés mécaniquement l'un sur l'autre.
La vitesse de comptage des neutrons thermiques et épithermiques transmis par la tuyauterie diminue d'une
manière sensiblement linéaire en fonction de la masse spé-
cifique de la vapeur d'eau humide. Après étalonnage par rapport à une masse spécifique connue de la vapeur d'eau humide, le dispositif peut être utilisé pour la mesure
de la masse spécifique de la vapeur d'eau humide.
La masse spécifique p d'un mélange d'eau et de vapeur d'eau est reliée à la fraction vide a (fraction volumique occupée par la phase vapeur) par la relation: P = Pga+ pf(1 - a) (1) dans laquelle p = masse spécifique du mélange eau-vapeur, pg= masse spécifique de la phase vapeur, et
pf= masse spécifique de la phase liquide.
Comme pg et pf sont des fonctions d'état de la pression à la saturation, la mesure de p équivaut à la mesure de
la fraction vide a.
La qualité x de la vapeur d'eau est définie comme étant le rapport du débit massique de la phase vapeur, dans le mélange eau-vapeur, et du débit massique total des phases liquide et vapeur de l'eau, et elle est reliée à a par la relation: a = i (2) pf Uf x dans laquelle U et Uf désignent les vitesses moyennes des phase vapeur et liquide respectivement. Ainsi, la vitesse
de comptage des neutrons thermiques et épithermiques trans-
mis dépend aussi de la qualité x de la vapeur d'eau. En conséquence, il est possible de calculer la qualité x de
la vapeur d'eau par mesure initiale de la vitesse de comp-
tage des neutrons thermiques et épithermiques transmis qui est proportionnelle à p, puis par utilisation des équations précédentes l'une et l'autre avec une valeur convenable de U /Uf u L'instrument peut aussi être étalonné par rapport à des qualités connues de vapeur d'eau, à une pression et à un débit donnés, d'un courant de vapeur d'eau humide
dans une tuyauterie qui fait partie d'une boucle de circu-
lation et dont la configuration géométrique est identique
à celle de l'application prévue. Après étalonnage, l'ins-
trument peut être utilisé pour la mesure des qualités de
la vapeur d'eau, à l'aide des courbes d'étalonnage.
On se réfère maintenant à la figure 1 des dessins qui indique que de la vapeur d'eau humide s'écoule dans une tuyauterie métallique 1, à une pression relativement élevée. La tuyauterie est en général formée d'acier et elle a un trou relativement petit, c'est-à-dire un diamètre
inférieur ou égal à 75 mm environ, dans le cas d'une tuyau-
terie tubulaire. Un extracteur 2 d'un faisceau de neutrons,
placé d'un premier côté de la tuyauterie, comporte un colli-
mateur 4 (parfois appelé "trou d'extraction") et une source neutronique 3 d'un isotope radioactif. Un détecteur 5 de neutrons thermiques est placé du côté opposé à celui de l'extracteur. Le détecteur est essentiellement sensible auxseulsneutronsthermiques et épithermiques et il détecte les neutrons thermiques et épithermiques transmis par la tuyauterie, lorsqu'ils ont subi une atténuation dans le
courant de vapeur d'eau humide se trouvant dans la tuyau-
terie. Le signal du détecteur est transmis à un dispositif électronique 6 de comptage dans lequel il est traité et permet la formation d'un signal proportionnel à la vitesse de comptage des neutrons transmis, cette vitesse étant représentative de la masse spécifique ou de la qualité de la vapeur d'eau humide à haute pression. Le dispositif électronique de comptage est par exemple constitué d'un préamplificateur sensible à une charge, d'un amplificateur spectroscopique et d'un analyseur monocanal, destinés à amplifier et conformer le signal de sortie du détecteur afin qu'il soit sous forme d'impulsions qui sont alors comptées pendant une durée fixe, le résultat étant alors affiché. Le nombre de neutrons transmis, comptés pendant cette durée fixe, dépend de la masse spécifique de la vapeur d'eau humide dans la tuyauterie. Le signal représentatif
de la masse spécifique de la vapeur d'eau humide se trou-
vant dans la tuyauterie peut aussi être traité par des circuits électroniques convenables afin qu'il donne une indication représentative de la qualité de la vapeur d'eau,
par mise en oeuvre des équations précédentes (1) et (2).
Dans une variante, le signal représentatif de la masse volumique de la vapeur d'eau humide dans la tuyauterie peut être étalonné par rapport à des qualités connues d'un courant de vapeur d'eau humide, dans une tuyauterie qui
fait partie d'une boucle de circulation dont la configu-
ration géométrique est identique à celle de l'application prévue.
L'extracteur d'un faisceau neutronique est repré-
senté plus en détail sur les figures 2 et 3. Sur celles-ci, un support 11 d'une source est représenté avec un corps de forme générale cylindrique, d'environ 30 cm de diamètre, constitué par exemple de polyéthylène contenant des éléments
légers tels que l'hydrogène et le carbone. D'autres confi-
gurations, par exemple sphériques, sont aussi possibles.
Un homme du métier n'a aucune difficulté à choisir la confi-
guration convenable. Le support 11 de la source a deux trous cylindriques borgnes, le premier trou 12 ayant un
diamètre d'environ 5 cm et étant disposé sous forme recti-
ligne à partir de la première extrémité 13 du support et coaxialement à celui-ci, le second trou 14 partant de la seconde extrémité 15 du support. Une source 16 de neutrons, par exemple de Cf-252, est placée dans le second trou 14, à 13 mm environ de la paroi du premier trou et à 13 mm environ du fond de ce premier trou. La source neutronique
16 est fixée à une extrémité d'une tige et elle est intro-
duite dans le second trou. La position de la source est réglable le long du second trou. La tige ferme aussi le second trou, lorsqu'elle a été introduite. Une couche 17 d'aluminium d'environ 2 mm d'épaisseur recouvre la seconde
extrémité et la surface cylindrique du support de la source.
Un disque 18 d'aluminium recouvre la première extrémité
et a une ouverture qui coincide avec celle du premier trou.
Un autre disque 19 formé d'un isolateur thermique convenable
ayant une ouverture, est placé sur le disque 18 d'aluminium.
Les neutrons ayant une énergie supérieure à la plage d'énergies des neutrons thermiques et épithermiques, émis par la source 16, sont modérés par le support 11 formé de polyéthylène contenant des éléments légers, et de nombreux neutrons thermiques et épithermiques, formés par modération,
quittent le premier trou et sont partiellement collimatés.
Ces neutrons thermiques et épithermiques extraits sont transmis par la vapeur d'eau humide se trouvant dans la tuyauterie. La figure 4 représente un mode de réalisation préféré de dispositif de montage d'un détecteur de neutrons thermiques. Le dispositif de montage a une base 21 formée d'aluminium sur laquelle est placé un siège hémicylindrique de tuyauterie. Ce siège est formé par disposition d'une isolation thermique convenable 22 entre un revêtement 23 d'aluminium et une gaine 24 de cadmium. Le siège a un trou 25 qui le traverse, et un détecteur 26 à hélium y est placé afin qu'il reçoive les neutrons thermiques transmis par
la tuyauterie et la vapeur d'eau humide qu'elle contient.
La figure 5 représente un autre mode de réalisa-
tion d'extracteur de neutrons thermiques. Dans ce mode de réalisation, la source neutronique 31 est placée près du fond du trou 32 d'extraction et se trouve sur l'axe de celui-ci. Cette disposition peut accroître le bruit au niveau du détecteur, provoqué par des rayons y et des neutrons rapides qui sont aussi émis à divers degrés par
de nombreuses sources de neutrons. Comme le trou 32 d'ex-
traction est directement aligné sur l'axe d'émission des rayons y et des neutrons rapides, le compteur compte plus de rayons y et de neutrons rapides qu'il ne le ferait dans le mode de réalisation de la figure 2 dans lequel la source
est décalée par rapport au trou d'extraction. Cette augmen-
tation peut être compensée par sélection d'autres sources neutroniques. Un homme du métier n'a aucune difficulté à choisir une source convenable. Le support 34 de la source peut être formé d'un matériau convenable de modération des neutrons autre que le polyéthylène, mais la source neutronique 31 doit se trouver à une distance prédéterminée du fond du trou d'extraction 32 afin que les neutrons émis par la source subissent une modération convenable, lorsqu'ils
sortent du trou d'extraction. La source 31 est aussi acces-
sible par un trou courbe 33 et non un trou rectiligne comme dans le cas de la figure 2, si bien qu'il n'est pas nécessaire que le trou 33 soit fermé. L'emplacement de la source est
aussi réglable le long du trou courbe, grâce à un fil flexi-
ble à une extrémité duquel est fixée la source.
La figure 6 représente un ensemble portatif compor-
tant l'extracteur 41 du faisceau de neutrons et le dispositif 42 de montage d'un détecteur, fixés l'un à l'autre par un dispositif mécanique convenable 43. L'ensemble portatif peut être ouvert comme représenté sur la figure afin qu'il permette le serrage de l'ensemble sur une tuyauterie, avant utilisation. La mesure de la qualité de la vapeur d'eau humide à haute pression par mesure de la masse spécifique a posé un problème difficile car la variation de la masse spécifique sur une large gamme de qualités de vapeur d'eau est très faible. Par exemple, à une pressionélevée de 10 MPa, la masse spécifique passe de 87,-7 à 55,5 kg/m3 lorsque la qualité passe de 0,6 à 1,0. Ceci représente une très faible variation de masse spécifique de 0,8 kg/m3 par variation
de 0,01 de la qualité de la vapeur d'eau.
Les neutrons, et en particulier les neutrons thermi-
ques, sont très sensibles$à la présence d'un matériau hydro-
géné. Ceci peut être noté d'après le fait que le libre parcours moyen des neutrons thermiques dans l'eau (H20) qui
a une masse spécifique de 1000 kg/m3 est d'environ 3 mmn.
Ainsi, la technique de transmission des neutrons thermiques et épithermiques, utilisée selon l'invention, est sensible,
de manière prévisible, à lafaible variation de masse volu-
mnique de la vapeur humide à haute pression sur une large gamme de qualités de vapeur. En fait, les calculs théoriques portant sur le dispositif selon l'invention et les résultats
d'expériencesréalisées dans des laboratoires avec ce dispo-
sitif ont montré que la sensibilité du dispositif selon l'invention est suffisamment élevée pour qu'elle permette la résolution d'une variation de masse spécifique de 2 kg/m3, correspondant à une variation de qualité de vapeur d'eau
de 0,025, dans le cas de la vapeur d'eau humide.
Les neutrons thermiques et épithermiques qui doivent
être utilisés dans la technique de transmission sont norma-
lement produits par un réacteur nucléaire de recherche.
Ceci rend inutilisablesen pratique de telles techniques.
Cependant, selon l'invention, des neutrons thermiques et épithermiques sont produits par modération de neutrons provenant d'une source neutronique portative (toutes les sources neutroniques disponibles dans le commerce émettent des neutrons dont les énergies sont supérieures à celles
des plages d'énergies des neutrons thermiques et épither-
miques). Le modérateur (extracteur de faisceau> n'est pas
lourd. Il ne pèse que 30 kg environ. La totalité de l'ensem-
ble est peu encombrante, robuste et portative. L'appareil
ne nécessite pas une pénétration et ne perturbe pas le dérou-
lement habituel des opérations industrielles.
Claims (26)
1. Procédé de détermination d'une propriété de vapeur d'eau humide à haute pression dans une tuyauterie métallique de faible section, ladite propriété étant reliée à la caractéristique de transmission des neutrons thermiques et épithermiques par la vapeur d'eau humide à haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend: - la formation de neutrons d'énergie supérieure
à la plage des énergies des neutrons thermiques et épither-
miques, à l'aide d'une source de neutrons (16), - la modération des neutrons provenant de la source en neutrons thermiques et épithermiques, la collimation partielle des neutrons thermiques et épithermiques,
- la transmission du faisceau partiellement colli-
maté de neutrons thermiques et épithermiques par une tuyau-
terie (1), et - la réception, par un détecteur (5) de neutrons
thermiques, des neutrons thermiques et épithermiques trans-
mis par la tuyauterie afin qu'un signal de sortie proportion-
nel aux neutrons et relié à la propriété de la vapeur d'eau
humide à haute pression soit formé.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite propriété est la masse spécifique de la vapeur d'eau humide à haute pressioncaractérisé en ce qu'il comprend en outre le traitement du signal de sortie proportionnel aux neutrons thermiques et épithermiques transmis afin qu'une indication relative à la masse spécifique de la
vapeur d'eau humide à haute pression soit formée.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite propriété est la qualité x de la vapeur d'eau humide
à haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend le trai-
tement du signal de sortie proportionnel aux neutrons thermiques et épithermiques transmis afin qu'une indication de la qualité de la vapeur d'eau humide à haute pression
soit formée.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de traitement comprend: - la détermination de la masse spécifique p de la vapeur d'eau humide à haute pression, d'après le signal
de sortie proportionnel-aux neutrons thermiques et épither-
miques transmis, et - le calcul, à partir de la masse spécifique p, de la qualité x de la vapeur d'eau humide à haute pression à l'aide des équations: p = g + pf (1 - a) (1)
1 (2)
a- [ pf U f dans lesquelles pg et Ug sont la masse spécifique et la vitesse moyehne respectivement de la phase vapeur d'un mélange eau-vapeur, pf et Uf sont la masse spécifique et la vitesse moyenne respectivement de la phase liquide d'un
mélange eau-vapeur, et a est la fraction vide.
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de traitement comprend: - l'étalonnage du signal de sortie proportionnel aux neutrons thermiques et épithermiques transmis par rapport à des qualités connues de vapeur pour diverses pressions et divers débits, et l'utilisation des courbes d'étalonnage pour
la déduction de la qualité de la vapeur d'eau.
6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la collimation des neutrons thermiques en un faisceau est réalisée à l'aide d'un trou cylindrique (12) d'extraction, et le procédé comprend la réduction au minimum de l'irradiation du détecteur (5) de neutrons thermiques par les rayons y et les neutrons rapides provenant d'une
source neutronique (16).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la réduction au minimum de l'irradiation comprend la disposition de la source neutronique (15) à distance de la paroi latérale du trou d'extraction (12) afin que les rayons y et les neutrons rapides ne puissent pas parvenir sur le détecteur thermique (5) par passage rectiligne dans
le trou d'extraction (12).
8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la collimation des neutrons thermiques en un
faisceau est réalisée à l'aide d'un trou cylindrique d'ex-
traction (12), et le procédé comprend la réduction au mini-
mum de l'irradiation du détecteur (5) de neutrons thermiques par les rayons y et les neutrons rapides d'une source de
neutrons (16).
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la réduction au minimum de l'irradiation comprend la disposition de la source neutronique (15) à distance de la paroi latérale du trou d'extraction (12) afin que
les rayons y et les neutrons rapides ne puissent pas par-
venir sur le détecteur (5) par passage rectiligne dans le
trou d'extraction (12).
10. Appareil de détermination d'une propriété de vapeur d'eau humide à haute pression se trouvant dans une tuyauterie métallique (1) de faible section, cette propriété
étant reliée à la caractéristique de transmission des neu-
trons thermiques et épithermiques par la vapeur d'eau humide à haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend: - un extracteur (2) d'un faisceau de neutrons, placé près de la surface externe de la tuyauterie et destiné à transmettre un faisceau collimaté de neutrons thermiques et épithermiques, à travers la tuyauterie, - un détecteur (5) de neutrons thermiques, placé près de la surface externe de la tuyauterie, du côté opposé à celui de l'extracteur (2), afin qu'il reçoive les neutrons thermiques et épithermiques transmis par la tuyauterie
(1) et qu'il forme un signal de sortie qui leur est propor-
tionnel, et - un dispositif électronique (6) de comptage destiné à donner, à partir du signal de sortie du détecteur (5)
de neutrons thermiques, une indication relative à la proprié-
té de la vapeur d'eau humide à haute pression.
11. Appareil selon la revendication 10, dans lequel ladite propriété est la masse spécifique de la vapeur d'eau humide à haute pression, caractérisé en ce que le dispositif électronique (6) de comptage comporte un dispositif de traitement du signal de sortie du détecteur (5) de neutrons thermiques afin qu'il donne une indication relative à la
masse spécifique de la vapeur d'eau humide à haute pression.
12. Appareil selon la revendication 10, dans lequel ladite propriété est la qualité de la vapeur d'eau humide
à haute pression, caractérisé en ce que le dispositif élec-
tronique (6) de comptage comporte un dispositif de traite-
ment du signal de sortie du détecteur (5) de neutrons ther-
miques destiné à donner une indication relative à la qualité
de la vapeur d'eau humide à haute pression.
13. Appareil selon la revendication 12, caracté-
risé en ce que le dispositif de-traitement comporte:
- un dispositif destiné à former un signal repré-
sentant la masse spécifique p de la vapeur d'eau humide à haute pression, à partir du signal de sortie du détecteur (5) de neutrons thermiques, et un dispositif de calcul, à partir de ce signal, d'une indication relative à la qualité x de la vapeur d'eau humide à haute pression, à l'aide des équations suivantes: p = pg + pf (1 - a) (1) i -(2) [i + Xu (1- x)l PfU dans lesquelles pg et U représentent la masse spécifique et la vitesse moyenne respectivement de la phase vapeur
du mélange eau-vapeur, pf et Uf représentent la masse spé-
cifique et la vitesse moyenne respectivement de la phase liquide du mélange eau-vapeur, et a représente la fraction vide.
14. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de traitement comporte:
- un dispositif d'étalonnage d'un signal représen-
tant la masse spécifique p de la vapeur d'eau humide à haute pression par rapport à une qualité connue de vapeur d'eau à diverses pressionset divers débits, et - un dispositif destiné à déduire la qualité de vapeur des courbes d'étalonnage.
15. Appareil selon la revendication 11, caracté-
risé en ce que l'extracteur-(2) d'un faisceau de neutrons comporte: - une source radioactive (16) de neutrons destinée à émettre des neutrons ayant des énergies supérieures aux plages d'énergies des neutrons thermiques et épithermiques, et - un support-(11) de source, formé d'un matériau modérateur des neutrons, et ayant une chambre (14) formée à l'intérieur pour le logement de la source radioactive de neutrons et un trou rectiligne (12) d'extraction et de collimation, ayant une faible section, formé dans le matériau modérateur des neutrons et disposé de la surface externe du support (11) de la source à proximité de la chambre (14), la chambre (14) et le trou d'extraction (12) étant séparés par une distance prédéterminée afin que les neutrons rapides émis par la source (16) soient modérés et deviennent des neutrons thermiques et épithermiques lorsqu'ils sortent par le trou d'extraction (12) qui les
collimate alors sous forme d'un faisceau.
16. Appareil selon la revendication 15, caracté-
risé en ce que l'extracteur (41) d'un faisceau de neutrons et le détecteur (42) de neutrons thermiques sont fixés
mécaniquement l'un à l'autre et forment un ensemble portatif.
17. Appareil selon la revendication 16, caracté-
risé en ce que la chambre (14) est à une première distance prédéterminée de la paroi du trou d'extraction (12) et
à une seconde distance prédéterminée du fond de ce trou.
18. Appareil selon la revendication 17, caracté-
risé en ce que la chambre (14) formée dans le support (11) de la source est accessible par un trou par lequel la source
peut être introduite dans la chambre ou retirée de la chambre.
19. Appareil selon la revendication 18, caracté-
risé en ce que le trou (14) de la source est rectiligne,
et un bouchon est destiné à fermer le trou.
20. Appareil selon la revendication 19, caracté-
risé en ce que le trou (33) de passage de la source est courbe.
21. Appareil selon la revendication 13, caracté-
risé en ce que l'extracteur (2) d'un faisceau de neutrons comporte: - une source radioactive (16) destinée à émettre des neutrons dont les énergies sont supérieures aux plages d'énergies des neutrons thermiques et épithermiques, - un support (11) de source, formé d'un matériau modérateur des neutrons et ayant une chambre (14) qui y est formée pour le logement de la source radioactive (16) de neutrons rapides, et
- un trou rectiligne (12) d'extraction et de col-
limation, ayant une faible section, formé dans le matériau modérateur des neutrons, entre la surface externe du support (11) de la source et la proximité de la chambre (14), la
chambre et le trou d'extraction étant séparés par une dis-
tance prédéterminée telle que les neutrons rapides émis
par la source sont modérés et deviennent des neutrons ther-
miques et épithermiques lorsqu'ils sortent dans le trou
d'extraction qui les collimate alors en un faisceau.
22. Appareil selon la revendication 21, caracté-
risé en ce que l'extracteur (41) d'un faisceau de neutrons
et le détecteur (42) de neutrons thermiques sont liés méca-
niquement l'un à l'autre et forment un ensemble portatif.
23. Appareil selon la revendication 22, caracté-
risé en ce que la chambre 14 est à une première distance prédéterminée de la paroi du trou d'extraction (12) et
à une seconde distance prédéterminée du fond de ce trou.
24. Appareil selon la revendication 23, caractérisé en ce que la chambre (14) formée dans le support (11) de la source est accessible par un trou par lequel elle peut
être introduite dans la chanmbre ou retirée de celle-ci.
25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé
en ce que le trou (14) de passage de la source est recti-
ligne, et un bouchon est destiné à fermer le trou.
26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce que le trou (33) de passage de la source est courbe.
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