FR2755242A1 - Rapid ultrasonic inspection in opaque liquid for use in fast reactor - Google Patents

Rapid ultrasonic inspection in opaque liquid for use in fast reactor Download PDF

Info

Publication number
FR2755242A1
FR2755242A1 FR9613332A FR9613332A FR2755242A1 FR 2755242 A1 FR2755242 A1 FR 2755242A1 FR 9613332 A FR9613332 A FR 9613332A FR 9613332 A FR9613332 A FR 9613332A FR 2755242 A1 FR2755242 A1 FR 2755242A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
ultrasonic wave
receiving
antenna
network
transmitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9613332A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2755242B1 (en
Inventor
Christophe Imbert
Jean Luc Berton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR9613332A priority Critical patent/FR2755242B1/en
Priority to JP9293058A priority patent/JPH10170686A/en
Priority to RU97118219/09A priority patent/RU2186408C2/en
Publication of FR2755242A1 publication Critical patent/FR2755242A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2755242B1 publication Critical patent/FR2755242B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2437Piezoelectric probes
    • G01N29/245Ceramic probes, e.g. lead zirconate titanate [PZT] probes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

The transducer for receiving and transmitting ultrasound waves consists of a ceramic piezocomposite (12), a layer of resin (14) resistant to high temperature and a layer of silicon (16). Also claimed is the ultrasonic visualisation inside an opaque medium using an array of these transducers, based on the concept of orthogonal imaging.

Description

SYSTèME DE VISUALISATION ULTRASONORE
RAPIDE EN MILIEU LIQUIDE OPAQUE
DESCRIPTION
Domaine technique de 1'invention
La présente invention se rapporte à un élément traducteur d'émission et/ou de réception d'une onde ultrasonore, et à une antenne d'émission et/ou de réception d'une onde ultrasonore comprenant ledit élément traducteur d'émission et/ou de réception.
ULTRASONIC VISUALIZATION SYSTEM
FAST IN OPAQUE LIQUID MEDIUM
DESCRIPTION
Technical field of the invention
The present invention relates to a transducer element for transmitting and / or receiving an ultrasonic wave, and to an antenna for transmitting and / or receiving an ultrasonic wave comprising said transducer element for transmitting and / or reception.

L'invention se rapporte également à un dispositif de visualisation ultrasonore rapide, ctest-à-dire en temps réel, en milieu liquide opaque et plus particulièrement à un système de visualisation ultrasonore rapide sous sodium liquide comprenant ladite antenne d'émission et/ou de réception d'une onde ultrasonore. The invention also relates to a rapid ultrasonic display device, that is to say in real time, in an opaque liquid medium and more particularly to a fast ultrasonic display system in liquid sodium comprising said transmitting antenna and / or reception of an ultrasonic wave.

L'invention fournit des moyens permettant de réaliser des images tridimensionnelles d'objets immergés dans un milieu liquide opaque, à partir d'ondes ultrasonores réfléchies sur des surfaces d'objets par exemple métalliques, c'est-à-dire non seulement à partir d'échos spéculaires, mais aussi à partir d'échos rétrodiffusés par les rugosités de surfaces d'objets par exemple métalliques. The invention provides means making it possible to produce three-dimensional images of objects immersed in an opaque liquid medium, from ultrasonic waves reflected on surfaces of objects, for example metallic, that is to say not only from of specular echoes, but also from echoes backscattered by the roughness of surfaces of objects, for example metallic.

Les objets immergés pouvant être visualisés sont des objets dont au moins une surface a un coefficient de réflexion proche de 1, par exemple des objets métalliques. The submerged objects that can be viewed are objects of which at least one surface has a reflection coefficient close to 1, for example metallic objects.

L'invention trouve par exemple une application pour des inspections dans une cuve d'un réacteur à neutrons rapides (RNR) en service, pour la visualisation des structures métalliques immergées, le contrôle visuel de manipulations mécaniques et la recherche d'objets perdus dans la cuve du réacteur. The invention finds, for example, an application for inspections in a tank of a fast neutron reactor (RNR) in service, for the visualization of submerged metal structures, the visual control of mechanical manipulations and the search for lost objects in the reactor vessel.

En effet, la cuve d'un réacteur à neutrons rapides (RNR) dans laquelle est placé le coeur du réacteur nucléaire, présente la particularité d'être remplie d'un métal liquide caloporteur, en l'occurrence du sodium. L'utilisation du sodium comme fluide caloporteur dans ces réacteurs à neutrons rapides, confère à ces réacteurs la capacité de consommer ou de produire du plutonium ainsi qu'un meilleur rendement grâce à sa bonne conductibilité thermique, mais complique de par son opacité, l'inspection en service de ces réacteurs. Indeed, the tank of a fast neutron reactor (RNR) in which the core of the nuclear reactor is placed, has the particularity of being filled with a heat-transfer liquid metal, in this case sodium. The use of sodium as heat transfer fluid in these fast neutron reactors, gives these reactors the capacity to consume or produce plutonium as well as a better efficiency thanks to its good thermal conductivity, but complicates by its opacity, the in-service inspection of these reactors.

Ce sodium liquide est un milieu opaque, chimiquement agressif. De plus, du fait de son rôle de liquide caloporteur au coeur du réacteur nucléaire, et bien que la visualisation soit effectuée durant les périodes d'arrêt du réacteur, le sodium liquide peut atteindre des températures d'environ 200"C. Ce milieu est donc hostile au système classique de visualisation. This liquid sodium is an opaque, chemically aggressive medium. In addition, due to its role as a heat transfer liquid at the heart of the nuclear reactor, and although the display is carried out during the periods of reactor shutdown, the liquid sodium can reach temperatures of around 200 "C. This medium is therefore hostile to the classical visualization system.

Néanmoins en raison de la bonne propagation des ondes ultrasonores dans le sodium, l'imagerie ultrasonore a été sélectionnée depuis plusieurs années comme l'un des modes d'inspection des RNR. However, due to the good propagation of ultrasonic waves in sodium, ultrasound imaging has been selected for several years as one of the RNR inspection modes.

Etat de la technique antérieure
La demande FR-A-1 588 '441 décrit un dispositif de visualisation dans une cuve de réacteur nucléaire, permettant de fournir des renseignements sur la position des assemblages de combustible constituant le coeur du réacteur. Ce dispositif comporte un émetteurrécepteur d'ultrasons, placé à l'extérieur de la cuve.
State of the art
Application FR-A-1 588 '441 describes a display device in a nuclear reactor vessel, making it possible to provide information on the position of the fuel assemblies constituting the core of the reactor. This device comprises an ultrasonic transmitter-receiver, placed outside the tank.

Il débite dans au moins un guide d'onde, disposé devant l'émetteur-récepteur et pénétrant dans la cuve largement sous le niveau du milieu liquide qu'elle contient. Ce guide d'onde présente au voisinage de son extrémité un coude à angle droit dans lequel est placé un miroir réflecteur des ondes et un organe de fermeture monté en bout du coude et vibrant en demionde pour autoriser la transmission des ondes ultrasonores du guide vers le milieu liquide.It delivers in at least one waveguide, placed in front of the transceiver and penetrating into the tank well below the level of the liquid medium which it contains. This waveguide has in the vicinity of its end a right angle bend in which is placed a wave reflective mirror and a closure member mounted at the end of the bend and vibrating in half to allow the transmission of ultrasonic waves from the guide to the liquid medium.

Ce système de visualisation ultrasonore (VISUS) permet de détecter la présence d'objets entre le coeur et le bouchon couvercle du coeur d'un réacteur nucléaire. This ultrasonic visualization system (VISUS) makes it possible to detect the presence of objects between the core and the cover cap of the core of a nuclear reactor.

Toutefois, ce système nécessite des balayages mécaniques qui interdisent l'utilisation d'images ultrasonores en temps réel. However, this system requires mechanical scans which prohibit the use of ultrasound images in real time.

De plus, les images qu'il fournit ne comportent que des points de réflexion spéculaires, c'est-à-dire des points dont les directions de propagation de l'émission à la réception vérifient une relation d'égalité entre l'angle d'incidence et de réflexion relativement à la normale à la surface à visualiser. Il ne permet donc pas de visualiser des surfaces métalliques rugueuses. In addition, the images it provides only include specular reflection points, that is to say points whose directions of propagation from emission to reception verify an equal relationship between the angle d incidence and reflection relative to normal to the surface to be visualized. It therefore does not allow viewing of rough metal surfaces.

Le système de l'invention est basé sur le concept de l'imagerie orthogonale qui permet d'accéder à l'imagerie tridimensionnelle, en temps réel, sans avoir recours à une antenne bidimensionnelle ou à des balayages mécaniques. The system of the invention is based on the concept of orthogonal imagery which allows access to three-dimensional imagery, in real time, without having to use a two-dimensional antenna or mechanical scans.

Selon ce concept, un premier réseau de traducteurs placé verticalement, pour émettre un faisceau en forme d'éventail défléchi suivant un site donné est focalisé à une distance donnée, alors qu'un second réseau de traducteurs placé horizontalement reçoit suivant un faisceau identique défléchi suivant un azimut donné et focalisé à plusieurs distances ou zones focales. According to this concept, a first network of translators placed vertically, to emit a beam in the shape of a fan deflected along a given site is focused at a given distance, while a second network of translators placed horizontally receives according to an identical beam deflected according to a given azimuth and focused at several distances or focal zones.

L'intersection de ces deux faisceaux définit une cellule de résolution du système d'imagerie.The intersection of these two beams defines a resolution cell of the imaging system.

Le balayage en site et en azimut, respectivement en émission et en réception, permet d'accéder aux informations tridimensionnelles sur le milieu. The scanning in elevation and in azimuth, respectively in emission and in reception, makes it possible to access three-dimensional information on the medium.

Ce principe a été à l'origine de plusieurs réalisations en acoustique sous-marine. This principle was at the origin of several achievements in underwater acoustics.

Ainsi, une caméra acoustique est décrite dans le document P. ALAIS, N. CESBRON, "Un système d'imagerie 3D", Journal de Physique IV, colloque C5, supplément au
Journal de Physique III, vol. 4, 1994. La caméra acoustique décrite dans ce document est construite à partir de deux réseaux orthogonaux de soixante quatre éléments traducteurs, elle fournit une image sectorielle de soixante quatre rayons pour chaque site illuminé. Les antennes d'émission et de réception sont identiques. Elles sont réalisées à partir de céramique
PZT fragmentées, incluses dans une matrice de polymère.
Thus, an acoustic camera is described in the document P. ALAIS, N. CESBRON, "A 3D imaging system", Journal de Physique IV, conference C5, supplement to
Journal of Physics III, vol. 4, 1994. The acoustic camera described in this document is constructed from two orthogonal networks of sixty four translating elements, it provides a sectorial image of sixty four rays for each illuminated site. The transmitting and receiving antennas are identical. They are made from ceramic
PZT fragmented, included in a polymer matrix.

L'antenne comporte deux réseaux perpendiculaires de soixante quatre traducteurs au pas de 4 mm, ayant à 500 KHz une ouverture sélective de 30"x30" permettant de réduire le niveau des artefacts d'image. L'image sectorielle est reconstituée numériquement à partir des soixante quatre signaux de réception.The antenna has two perpendicular arrays of sixty-four translators with a pitch of 4 mm, having at 500 KHz a selective opening of 30 "x30" making it possible to reduce the level of image artifacts. The sector image is reconstructed digitally from the sixty four reception signals.

Néanmoins, les systèmes de visualisation ultrasonores sous-marins ne peuvent pas être utilisés pour l'inspection des réacteurs à neutrons rapides car ils ne sont pas conçus pour résister aux contraintes de température élevées, et aux agressions chimiques de l'environnement sodium et pour respecter les contraintes de dimensionnement imposées par l'encombrement de la cuve d'un réacteur nucléaire. However, underwater ultrasonic visualization systems cannot be used for the inspection of fast neutron reactors because they are not designed to withstand the high temperature constraints and chemical aggressions of the sodium environment and to respect the design constraints imposed by the size of the vessel of a nuclear reactor.

Par ailleurs, la gamme de fréquence dans laquelle ils opèrent généralement, leur dynamique ainsi que leur résolution latérale et longitudinale, ne permettent pas d'exploiter de façon optimale les échos rétrodiffusés par les rugosités des structures métalliques immergées dans le sodium. Furthermore, the frequency range in which they generally operate, their dynamics as well as their lateral and longitudinal resolution, do not allow optimal use of the echoes backscattered by the roughness of metallic structures immersed in sodium.

De plus, les systèmes d'imagerie orthogonale de l'art antérieur comprennent des traducteurs réalisés à partir de céramiques PZT fragmentée inclus dans une matrice de polymère. Ces structures ne conviennent pas à des milieux chimiques corrosifs tels que du sodium liquide, et à des températures élevées. In addition, the orthogonal imaging systems of the prior art include translators produced from fragmented PZT ceramics included in a polymer matrix. These structures are not suitable for corrosive chemical media such as liquid sodium, and at high temperatures.

La demande FR-A-2 152 348 décrit un traducteur ultrasonore à effet piézoélectrique utilisable à haute température. Application FR-A-2 152 348 describes an ultrasonic translator with piezoelectric effect usable at high temperature.

Ces traducteurs ultrasonores à haute température sont réalisés à partir de capsules piézoélectriques monocristallines de faible dimension. Ce document décrit des pastilles piézoélectriques fabriquées à partir de métaniobates de métaux alcalins, de formule générale M.NbO3, M représentant un métal tel que le lithium. Ces pastilles monocristallines piézoélectriques sont fixées par leurs faces actives sur un support commun, lesdites pastilles étant régulièrement réparties sur au moins un cercle centré sur l'axe d'un capteur et situé dans un plan perpendiculaire audit axe, lesdites pastilles étant reliées en parallèle par des connexions électriques de telle façon que des ondes sonores émises par les pastilles soient en phase.  These high temperature ultrasonic translators are produced from small, monocrystalline piezoelectric capsules. This document describes piezoelectric pellets made from metaniobates of alkali metals, of general formula M.NbO3, M representing a metal such as lithium. These piezoelectric monocrystalline pads are fixed by their active faces on a common support, said pads being regularly distributed over at least one circle centered on the axis of a sensor and situated in a plane perpendicular to said axis, said pads being connected in parallel by electrical connections such that sound waves emitted by the pads are in phase.

Ces traducteurs, ou transducteurs, ne permettent pas d'accéder à l'imagerie tridimensionnelle en temps réel en milieu opaque. En effet, la forte impédance de la lame avant métallique de ces traducteurs ne permet pas de réaliser des antennes avec de bonnes performances acoustiques. These translators, or transducers, do not allow access to three-dimensional imagery in real time in an opaque medium. Indeed, the high impedance of the metal front blade of these translators does not make it possible to produce antennas with good acoustic performance.

Exposé de 1'invention
La présente invention se rapporte à un système de visualisation ultrasonore en milieu liquide opaque, par exemple sous sodium, capable de réaliser des images ultrasonores tridimensionnelles à partir des informations apportées non seulement par des échos spéculaires, mais aussi par des échos rétrodiffusés par des rugosités des structures. Ce système de visualisation ultrasonore est basé sur le concept de l'imagerie orthogonale.
Statement of the invention
The present invention relates to an ultrasonic display system in an opaque liquid medium, for example under sodium, capable of producing three-dimensional ultrasonic images from information provided not only by specular echoes, but also by echoes backscattered by roughness of the structures. This ultrasound visualization system is based on the concept of orthogonal imaging.

Ces structures, ou objets, pouvant être visualisés sont des structures comportant au moins une surface dont le coefficient de réflexion est voisin de 1, par exemple des surfaces métalliques. These structures, or objects, which can be viewed are structures comprising at least one surface whose reflection coefficient is close to 1, for example metallic surfaces.

A cet effet, l'invention fournit un élément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore comportant dans cet ordre : une céramique piézocomposite, une couche de résine résistante à haute température et une couche de silicone. To this end, the invention provides an element for transmitting or receiving an ultrasonic wave comprising in this order: a piezocomposite ceramic, a layer of resin resistant to high temperature and a layer of silicone.

Dans un mode de réalisation d'un élément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore selon l'invention, l'élément traducteur comprend une céramique piézocomposite, une couche de résine résistante à haute température recouvrant au moins une face de la céramique piézocomposite et une couche de silicone recouvrant ladite couche de résine.  In one embodiment of a translator element for transmitting or receiving an ultrasonic wave according to the invention, the translator element comprises a piezocomposite ceramic, a layer of resin resistant to high temperature covering at least one face of the piezocomposite ceramic and a layer of silicone covering said layer of resin.

La couche de résine permet de protéger l'élément traducteur des agressions chimiques et des contraintes éventuelles de température. The resin layer makes it possible to protect the translator element from chemical attack and possible temperature constraints.

Le silicone a pour rôle de réaliser le mouillage avec un milieu dans lequel l'élément traducteur peut être plongé pour la visualisation ultrasonore. Dans le cas de la visualisation ultrasonore sous sodium dans un
RNR, le silicone a pour rôle de réaliser le mouillage avec le sodium.
The role of silicone is to achieve wetting with a medium in which the translator element can be immersed for ultrasound visualization. In the case of ultrasonic visualization under sodium in a
RNR, the role of silicone is to carry out wetting with sodium.

La céramique piézocomposite utilisée peut être une céramique piézocomposite de l'art antérieur, par exemple une céramique à base de métaniobates de métaux alcalins tel que le métaniobate de lithium, une céramique PZT fragmenté inclus dans une matrice de polymère. The piezocomposite ceramic used can be a piezocomposite ceramic of the prior art, for example a ceramic based on alkali metal metaniobates such as lithium metaniobate, a fragmented PZT ceramic included in a polymer matrix.

La face de céramique piézocomposite recouverte de résine constitue la face frontale de l'élément traducteur d'émission ou de réception selon l'invention. The piezocomposite ceramic face coated with resin constitutes the front face of the transmitting or receiving translating element according to the invention.

Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la céramique piézocomposite et la couche de résine, ou ensemble résine/céramique piézoélectrique, ont une forme de portion de cylindre. According to a preferred embodiment of the invention, the piezocomposite ceramic and the resin layer, or resin / piezoelectric ceramic assembly, have the shape of a cylinder portion.

La couche de résine a alors également pour rôle de donner la forme de portion de cylindre de la face frontale de l'élément traducteur. The resin layer then also has the role of giving the shape of a cylinder portion of the front face of the translator element.

La forme en portion de cylindre de la face frontale de l'élément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore a permis d'augmenter la puissance acoustique du système 'de visualisation ultrasonore de l'invention. Cette forme de portion de cylindre de l'ensemble résine/céramique piézoélectrique définit le champ de vue de l'élément traducteur.  The cylindrical portion shape of the front face of the transducer element for transmitting or receiving an ultrasonic wave has made it possible to increase the acoustic power of the ultrasonic display system of the invention. This shape of the cylinder portion of the piezoelectric resin / ceramic assembly defines the field of view of the translator element.

De préférence, la portion de cylindre a un rayon de courbure de 20 X (k étant la longueur d'onde de l'onde ultrasonore) et une ouverture de 450 de telle sorte que le faisceau de réception ou d'émission ait une ouverture de 30 à -3 dB. Preferably, the cylinder portion has a radius of curvature of 20 X (k being the wavelength of the ultrasonic wave) and an opening of 450 so that the receiving or transmitting beam has an opening of 30 to -3 dB.

La résine résistante à haute température peut être choisie parmi des résines époxyde haute température, thermodures. The high temperature resistant resin can be chosen from high temperature, thermoset epoxy resins.

L'invention fournit également un réseau d'émission d'une onde ultrasonore comprenant une pluralité d'éléments traducteurs selon l'invention. De préférence, ces éléments sont disposés linéairement. The invention also provides an ultrasonic wave emission network comprising a plurality of translator elements according to the invention. Preferably, these elements are arranged linearly.

L'invention fournit également un réseau de réception d'une onde ultrasonore comprenant une pluralité d'éléments traducteurs selon l'invention. De préférence, ces éléments sont disposés linéairement. The invention also provides a network for receiving an ultrasonic wave comprising a plurality of translator elements according to the invention. Preferably, these elements are arranged linearly.

L'invention fournit également une antenne d'émission et/ou de réception d'une onde ultrasonore comprenant un réseau d'émission comprenant une pluralité d'éléments traducteurs selon l'invention (de préférence disposés linéairement), et/ou un réseau de réception comprenant une pluralité d'éléments traducteurs selon l'invention (de préférence disposés linéairement). The invention also provides an antenna for transmitting and / or receiving an ultrasonic wave comprising a transmission network comprising a plurality of translator elements according to the invention (preferably arranged linearly), and / or a network of reception comprising a plurality of translator elements according to the invention (preferably arranged linearly).

De préférence, le réseau d'émission est disposé perpendiculaire au réseau de réception. Preferably, the transmission network is arranged perpendicular to the reception network.

Dans un mode de réalisation préféré selon l'invention, les réseaux d'émission et de réception comportent chacun au moins 128 éléments traducteurs, de préférence 128 éléments traducteurs. In a preferred embodiment according to the invention, the transmission and reception networks each comprise at least 128 translator elements, preferably 128 translator elements.

Le pas entre chaque élément traducteur et son voisin, c'est-à-dire la distance qui sépare deux éléments traducteurs, peut être de 1 à 3 mm, de préférence de 2 mm, et la fréquence de l'antenne d'émission et de réception de l'invention peut être de 0,6 à 1,8 MHz, de préférence de 1,6 MHz. The pitch between each translator element and its neighbor, that is to say the distance which separates two translator elements, can be 1 to 3 mm, preferably 2 mm, and the frequency of the transmitting antenna and reception of the invention can be from 0.6 to 1.8 MHz, preferably 1.6 MHz.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dimensionnement des réseaux a été effectué en tenant compte des limitations technologiques des réseaux et de manière à ce que la résolution spatiale du système soit la plus fine possible. According to one embodiment of the invention, the dimensioning of the networks has been carried out taking into account the technological limitations of the networks and in such a way that the spatial resolution of the system is as fine as possible.

Le concept d'imagerie orthogonale est utilisé dans cette invention pour visualiser des objets métalliques à partir d'ondes ultrasonores. The concept of orthogonal imaging is used in this invention to visualize metallic objects from ultrasonic waves.

Selon l'invention, l'antenne d'émission et de réception d'ondes ultrasonores comprend un réseau émetteur, placé verticalement, émettant un faisceau en forme d'éventail défléchi suivant un site donné et focalisé à une distance donnée, et un réseau récepteur placé horizontalement, recevant un faisceau identique défléchi suivant un azimut donné et focalisé à plusieurs distances ou zones focales. L'intersection de ces deux faisceaux définit une cellule de résolution du système d' imagerie.  According to the invention, the antenna for transmitting and receiving ultrasonic waves comprises a transmitting network, placed vertically, emitting a beam in the shape of a fan deflected according to a given site and focused at a given distance, and a receiving network. placed horizontally, receiving an identical beam deflected along a given azimuth and focused at several distances or focal zones. The intersection of these two beams defines a resolution cell of the imaging system.

Cette antenne d'émission, et de réception d'ondes ultrasonores peut donc émettre 128 signaux ultrasonores et recevoir 128 signaux ultrasonores réfléchis. This antenna for transmitting and receiving ultrasonic waves can therefore transmit 128 ultrasonic signals and receive 128 reflected ultrasonic signals.

Cette antenne permet de réaliser des images sur une profondeur allant de 0,5 m à 7 m couvrant ainsi, par exemple, l'intégralité d'une cuve de réacteur nucléaire à neutrons rapides, et sur un champ de vue d'environ 30".  This antenna makes it possible to produce images over a depth ranging from 0.5 m to 7 m, thus covering, for example, the entire tank of a fast neutron nuclear reactor, and over a field of view of approximately 30 " .

De façon plus précise cette invention se caractérise par le fait qu'elle utilise deux réseaux de 128 éléments traducteurs selon l'invention, au pas de 2 mm, opérant à une fréquence centrale de 1,6 MHz et capable de résister aux températures élevées ainsi qu'aux agressions chimiques par exemple par le sodium liquide dans un réacteur à neutrons rapides (RNR). More precisely, this invention is characterized by the fact that it uses two networks of 128 translator elements according to the invention, in steps of 2 mm, operating at a central frequency of 1.6 MHz and capable of withstanding the high temperatures thus than chemical attack, for example by liquid sodium in a fast neutron reactor (RNR).

La résolution spatiale obtenue permet de séparer spatialement une composante "cohérente" relative à la réflexion spéculaire par exemple à partir de surfaces métalliques, d'une composante "incohérente" relative à la rétrodiffusion par des rugosités par exemple de structures métalliques. The spatial resolution obtained makes it possible to spatially separate a "coherent" component relating to specular reflection, for example from metallic surfaces, from an "incoherent" component relating to backscattering by roughness, for example of metallic structures.

Cette invention est ainsi capable de former des images non seulement à partir des échos spéculaires mais aussi à partir des échos rétrodiffusés par les rugosités. This invention is thus capable of forming images not only from specular echoes but also from echoes backscattered by roughness.

L'invention concerne en outre un procédé de visualisation mettant en oeuvre l'antenne d'émission et de réception exposée ci-dessus. The invention further relates to a display method using the transmission and reception antenna described above.

Le procédé de l'invention comporte un système électronique de traitement parallèle, connecté à chaque élément de réseau, disposé en milieu froid, par exemple à l'extérieur de la cuve dans le cas d'un réacteur à neutrons rapides. The method of the invention comprises an electronic parallel processing system, connected to each network element, arranged in a cold environment, for example outside the tank in the case of a fast neutron reactor.

Ce système de traitement parallèle des signaux assure une opération de focalisation et de déflexion dynamique des faisceaux, suivant une technique large bande, dite de "somme et retard". This parallel signal processing system ensures an operation of dynamic focusing and deflection of the beams, according to a broadband technique, called "sum and delay".

L'emploi d'un tel système autorise la réalisation d'une image ultrasonore tridimensionnelle dans un temps inférieur à la minute. The use of such a system allows the realization of a three-dimensional ultrasound image in a time less than one minute.

L'invention fournit donc un moyen permettant l'inspection en service de l'intégralité des structures internes d'une cuve de réacteur nucléaire à neutrons rapides remplie de sodium liquide, le contrôle des manipulations mécaniques et la recherche d'objets perdus dans cette cuve. The invention therefore provides a means allowing the inspection in service of the entire internal structures of a fast neutron nuclear reactor vessel filled with liquid sodium, the control of mechanical manipulations and the search for lost objects in this vessel. .

Ce système d'imagerie ultrasonore sous sodium est conçu pour fonctionner durant les périodes d'arrêt du réacteur. Durant ces périodes, les niveaux de radiations sont réduits, la température du réfrigérant, c'est-à-dire du sodium est maintenue à environ 2000C, la puissance du réacteur est quasiment nulle, ce qui implique que les gradients de température, donc de célérité ultrasonore, sont faibles. On peut donc faire l'hypothèse de propagation rectiligne des ondes ultrasonores. This sodium ultrasound imaging system is designed to operate during periods of reactor shutdown. During these periods, the levels of radiations are reduced, the temperature of the refrigerant, that is to say of sodium is maintained at approximately 2000C, the power of the reactor is almost zero, which implies that the temperature gradients, therefore of ultrasonic speed, are low. We can therefore make the hypothesis of rectilinear propagation of ultrasonic waves.

Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre. Cette description porte sur des exemples de réalisation donnés à titre explicatif et non limitatif en se référant aux figures annexées. The characteristics and advantages of the invention will appear better on reading the description which follows. This description relates to exemplary embodiments given by way of explanation and without limitation, with reference to the appended figures.

Brève description des figures
- la figure 1 est une vue en coupe d'un élément
traducteur d'émission ou de réception d'une
onde ultrasonore selon l'invention ;
- la figure 2 est une représentation schématique
d'une antenne d'émission et de réception d'une
onde ultrasonore selon l'invention, cette
figure illustre également le concept d'imagerie
orthogonale utilisé dans l'invention
- la figure 3 est un schéma représentant la
technique de focalisation dynamique d'une onde
ultrasonore en réception par un dispositif de
réception selon l'invention ;
- la figure 4 est un schéma d'une vue d'une zone
échographique dans un plan tomographique d'un
réseau d'éléments de réception
- la figure 5 est un schéma d'un réacteur
nucléaire à neutrons rapides selon une coupe
verticale
- la figure 6 est une représentation schématique
d'un procédé de visualisation d'une onde
ultrasonore comprenant une antenne d'émission
et de réception d'une onde ultrasonore et un
système électronique de traitement pour une
visualisation sur un écran
- la figure 7 est une représentation schématique
d'une chaîne de réception d'une onde
ultrasonore dans un procédé de visualisation
par ultrasons dans un milieu opaque selon
l'invention.
Brief description of the figures
- Figure 1 is a sectional view of an element
translator of emission or reception of a
ultrasonic wave according to the invention;
- Figure 2 is a schematic representation
of a transmitting and receiving antenna
ultrasonic wave according to the invention, this
figure also illustrates the concept of imagery
orthogonal used in the invention
- Figure 3 is a diagram showing the
dynamic focusing technique of a wave
ultrasonic in reception by a device
reception according to the invention;
- Figure 4 is a diagram of a view of an area
ultrasound in a tomographic plane of a
network of receiving elements
- Figure 5 is a diagram of a reactor
nuclear fast neutrons in a section
vertical
- Figure 6 is a schematic representation
of a wave visualization process
ultrasonic including a transmitting antenna
and receiving an ultrasonic wave and a
electronic processing system for a
viewing on a screen
- Figure 7 is a schematic representation
of a wave reception chain
ultrasound in a visualization process
by ultrasound in an opaque medium according to
the invention.

Exposé détaillé d'un mode réalisation de l'invention
Un élément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore est représenté schématiquement sur la figure 1.
Detailed description of an embodiment of the invention
A transducer element for transmitting or receiving an ultrasonic wave is shown diagrammatically in FIG. 1.

Cet élément traducteur 2 comprend, de la face dorsale 4 de l'élément traducteur vers la face frontale 6 de l'élément traducteur, dans cet ordre
- un boîtier 8, par exemple en acier inox,
délimitant l'élément traducteur,
- une couche dorsale 10 d'amortissement, ou
amortisseur,
- une couche céramique 12 piézocomposite,
- une couche de résine 14 résistante à haute
température recouvrant la couche céramique 12
piézocomposite et,
- une couche de silicone 16 recouvrant ladite
couche de résine 14.
This translator element 2 comprises, from the dorsal face 4 of the translator element towards the front face 6 of the translator element, in this order
- a housing 8, for example made of stainless steel,
delimiting the translator element,
a back cushioning layer 10, or
damper,
- a 12 piezocomposite ceramic layer,
- a resin layer 14 resistant to high
temperature covering the ceramic layer 12
piezocomposite and,
- a layer of silicone 16 covering said
resin layer 14.

Dans ce mode de réalisation d'un élément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore selon l'invention la couche céramique 12 est recouverte d'une composition de deux matériaux polymères : une résine réalisant la forme de l'élément conducteur et un silicone réalisant le mouillage avec le milieu dans lequel l'élément peut être immergé, par exemple du sodium, pour la visualisation ultrasonore en milieu opaque sous sodium. In this embodiment of a translator element for transmitting or receiving an ultrasonic wave according to the invention, the ceramic layer 12 is covered with a composition of two polymer materials: a resin producing the shape of the conductive element and a silicone carrying out the wetting with the medium in which the element can be immersed, for example sodium, for ultrasonic visualization in opaque medium under sodium.

La résine résistant à haute température peut être une résine époxyde haute température, thermodure. The high temperature resistant resin can be a high temperature, thermoset epoxy resin.

La couche de céramique 12 et la couche de résine 14 forment un ensemble résine/céramique. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble résine/céramique a une forme de portion de cylindre ayant un rayon de courbure de 20 X, X étant la longueur d'onde de l'onde ultrasonore du faisceau, de telle sorte que le faisceau de réception, ou le faisceau d'émission, ait une ouverture de 30 à -3 dB. Cette ouverture définit le champ de vue du système de visualisation de l'élément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore. The ceramic layer 12 and the resin layer 14 form a resin / ceramic assembly. In this embodiment, the resin / ceramic assembly has the shape of a portion of a cylinder having a radius of curvature of 20 X, X being the wavelength of the ultrasound wave of the beam, so that the beam of reception, or the transmit beam, has an opening of 30 to -3 dB. This opening defines the field of view of the display system of the transmitting or receiving element of an ultrasonic wave.

Cet élément traducteur peut être monté en réseau, comprenant une pluralité d'éléments traducteurs 2, pour former un réseau d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores. Ces réseaux peuvent être linéaires et sont schématisés sur la figure 2 sous les références 22 et 24. D'autres dispositions de réseaux peuvent être réalisées, pas seulement linéaires. This translator element can be mounted in a network, comprising a plurality of translator elements 2, to form a network for transmitting and / or receiving ultrasonic waves. These networks can be linear and are shown diagrammatically in FIG. 2 under the references 22 and 24. Other network arrangements can be made, not only linear.

La figure 2 est une représentation schématique d'un exemple d'une antenne d'émission et de réception d'une onde ultrasonore selon l'invention.  Figure 2 is a schematic representation of an example of an antenna for transmitting and receiving an ultrasonic wave according to the invention.

Le réseau 22 d'éléments traducteurs, disposés linéairement, permet d'émettre des ondes ultrasonores, et le réseau 24 d'éléments traducteurs, disposés linéairement permet de réceptionner des ondes ultrasonores réfléchies à la surface des objets à visualiser. The network 22 of translating elements, arranged linearly, makes it possible to emit ultrasonic waves, and the network 24 of translating elements, arranged linearly makes it possible to receive ultrasonic waves reflected on the surface of the objects to be displayed.

Le réseau 24 est disposé perpendiculairement au réseau 22 formant ainsi une antenne orthogonale. The array 24 is arranged perpendicular to the array 22 thus forming an orthogonal antenna.

Dans cet exemple de réalisation de l'invention, les deux réseaux linéaires sont identiques, et sont constitués de 128 éléments traducteurs, avec un pas interélément de 2 mm. La fréquence de cette antenne est par exemple de 1,6 MHz. In this exemplary embodiment of the invention, the two linear networks are identical, and are made up of 128 translator elements, with an interelement pitch of 2 mm. The frequency of this antenna is for example 1.6 MHz.

Ces deux réseaux linéaires génèrent un faisceau en forme d'éventail, de 128 signaux chacun, dont la largeur à -3 dB dans le plan tomographique correspond à la résolution angulaire, et la largeur dans le plan orthogonal correspond au champ de vue du système qui a été fixé à au moins environ 30".  These two linear networks generate a fan-shaped beam, of 128 signals each, whose width at -3 dB in the tomographic plane corresponds to the angular resolution, and the width in the orthogonal plane corresponds to the field of view of the system which has been set to at least about 30 ".

La figure 2 illustre aussi le concept d'imagerie orthogonale utilisé dans l'invention. Ce concept utilise le premier réseau 22 d'éléments traducteurs 2, placé verticalement pour émettre un faisceau 26 en forme d'éventail défléchi suivant un site donné et focalisé à une distance 28 donnée. Le second réseau 24, placé horizontalement reçoit, un faisceau 30 défléchi suivant un azimut donné, et focalisé à plusieurs distances ou zones focales 32. L'intersection 34 de ces deux faisceaux définit une cellule de résolution du système d'imagerie utilisant l'antenne d'émission et de réception selon l'invention. Figure 2 also illustrates the concept of orthogonal imaging used in the invention. This concept uses the first network 22 of translator elements 2, placed vertically to emit a beam 26 in the form of a deflected fan following a given site and focused at a given distance 28. The second array 24, placed horizontally, receives a beam 30 deflected along a given azimuth, and focused at several distances or focal zones 32. The intersection 34 of these two beams defines a resolution cell of the imaging system using the antenna transmission and reception according to the invention.

Le balayage en site et en azimut, respectivement en émission et en réception, permet d'accéder aux informations tridimensionnelles sur le milieu dans lequel l'antenne se trouve. The scanning in elevation and in azimuth, respectively in transmission and in reception, makes it possible to access three-dimensional information on the medium in which the antenna is located.

La figures 3 illustre de façon plus précise pour quatre éléments traducteurs 2 un exemple d'opération de déflexion et de focalisation dynamique. Cette opération consiste à effectuer un recalage temporel à l'aide de moyens 42, par exemple lignes à retard, de chaque signal élémentaire 44 reçu par chaque élément traducteur 2 de réseau, un sommateur 46 permet de sommer les signaux recalés. Sur cette figure, 48 représente la période du signal. FIG. 3 illustrates more precisely for four translator elements 2 an example of deflection and dynamic focusing operation. This operation consists in performing a time registration using means 42, for example delay lines, of each elementary signal 44 received by each network translator element 2, a summator 46 makes it possible to add the readjusted signals. In this figure, 48 represents the period of the signal.

Cette opération est décrite sur la figure 3 à partir de quatre éléments traducteurs 2. This operation is described in FIG. 3 from four translating elements 2.

Les opérations de focalisation et de déflexion à partir d'une lecture sont effectuées par des cartes électroniques sur chaque signal élémentaire 44 de la portion du signal correspondant à la zone focale sélectionnée. Pour un point de focalisation de l'image sectorielle, les cartes calculent le temps de parcours entre l'émetteur, le point focal et un élément de réception afin de déterminer l'indice temporel correspondant sur le signal élémentaire. The focusing and deflection operations from a reading are carried out by electronic cards on each elementary signal 44 of the portion of the signal corresponding to the selected focal area. For a focal point of the sectoral image, the cards calculate the travel time between the transmitter, the focal point and a reception element in order to determine the corresponding time index on the elementary signal.

La figure 4 montre un schéma d'une opération de déflexion et de focalisation dynamique. Cette opération consiste à effectuer un recalage temporel de chaque signal élémentaire, c'est-à-dire du signal associé à chaque élément traducteur de l'antenne. Figure 4 shows a diagram of a deflection and dynamic focusing operation. This operation consists in performing a time registration of each elementary signal, that is to say of the signal associated with each translator element of the antenna.

Pour un point de focalisation 100, à une distance 106, nommée r, d'un élément traducteur émetteur, repéré par un azimut 102, et une distance focale 108, par rapport à un élément traducteur récepteur, nommée ri, le retard associé au i-ème élément de l'antenne correspond à la différence de marche ri-r. Les signaux correctement recalés sont ensuite sommés à l'aide d'un sommateur. Chaque point de focalisation définit alors le centre d'une zone focale où d'un pixel de l'image 104, dont la dimension longitudinale est donnée par la distance séparant deux lignes de focalisation 112, soit deux points de focalisation consécutifs, et la dimension latérale par la distance séparant deux lignes de balayage 114. Sur un signal élémentaire, cette dimension longitudinale correspond à un certain nombre
N d'échantillons temporels (signaux échantillonnés).
For a focal point 100, at a distance 106, called r, from a transmitting translator element, identified by an azimuth 102, and a focal distance 108, relative to a receiving translator element, called ri, the delay associated with i -th element of the antenna corresponds to the difference in walking ri-r. The correctly readjusted signals are then summed using a summator. Each focal point then defines the center of a focal area where a pixel of the image 104, the longitudinal dimension of which is given by the distance separating two focal lines 112, ie two consecutive focal points, and the dimension lateral by the distance between two scanning lines 114. On an elementary signal, this longitudinal dimension corresponds to a number
N of time samples (sampled signals).

Chaque zone focale est alors repérée par deux indices temporels calculés à partir de l'indice temporel du point de focalisation et du nombre N d'échantillons.Each focal area is then identified by two time indices calculated from the time index of the focal point and the number N of samples.

Cette opération de recalage temporel est réalisée simplement par la lecture sur le signal élémentaire des points associés à chaque zone focale. Ces points sont ensuite stockés dans une mémoire organisée comme un tableau tridimensionnel, dont les deux premières dimensions sont les dimensions spatiales, elles représ.entent les valeurs des distances focales et des azimuts désirés, et dont la troisième dimension est la direction temporelle.This time registration operation is carried out simply by reading the points associated with each focal zone on the elementary signal. These points are then stored in a memory organized like a three-dimensional table, the first two dimensions of which are the spatial dimensions, they represent the values of the desired focal lengths and azimuths, and the third dimension of which is the time direction.

L'opération de sommation des signaux élémentaires correctement recalés s'obtient en réactualisant le tableau tridimensionnel pour chaque signal élémentaire. The operation of summing the correctly reset elementary signals is obtained by updating the three-dimensional table for each elementary signal.

On réalise alors une détection d'enveloppe en prenant simplement la valeur maximale sur la dimension temporelle du tableau.An envelope detection is then carried out by simply taking the maximum value on the time dimension of the table.

La matrice ainsi obtenue contient les données ultrasonores de l'image repérée dans un système de coordonnées polaires. L'image est alors convertie grâce à un système électronique en coordonnées cartésiennes et affichée sur un écran de visualisation.  The matrix thus obtained contains the ultrasonic data of the image identified in a polar coordinate system. The image is then converted using an electronic system into Cartesian coordinates and displayed on a display screen.

En ce qui concerne l'imagerie des structures rugueuses, différents modèles mathématiques montrent que l'intensité du champ diffusé par des surfaces rugueuses peut être séparée en deux composantes. With regard to imagery of rough structures, various mathematical models show that the intensity of the field scattered by rough surfaces can be separated into two components.

Une composante relative à la diffusion "cohérente" ou, plus exactement à la réflexion spéculaire, et une composante relative à la diffusion "incohérente" induite par les rugosités de la surface. Cette composante "incohérente" est d'autant plus importante que la longueur d'onde incidente est faible devant la hauteur moyenne des rugosités des structures métalliques. A component relating to "coherent" scattering or, more precisely to specular reflection, and a component relating to "incoherent" scattering induced by the roughness of the surface. This “incoherent” component is all the more important as the incident wavelength is low compared to the average height of the roughness of the metallic structures.

De préférence, la résolution du système est la plus fine possible. Ceci permet de séparer spatialement la composante "cohérente" de la composante "incohérente". Preferably, the resolution of the system is as fine as possible. This makes it possible to spatially separate the "coherent" component from the "incoherent" component.

Cependant, les limitations technologiques sur les réseaux multiéléments imposent une fréquence maximale de 1,6 MHz. En ce qui concerne les performances de l'antenne selon l'invention, la relation Aoc=X/L, dans laquelle Aa est la résolution angulaire de l'antenne, x est la longueur d'onde de l'onde ultrasonore et L la longueur d'un réseau multi-élément, montre que la résolution angulaire de l'antenne dépend de la longueur d'onde incidente et de la longueur de l'antenne. However, technological limitations on phased array networks require a maximum frequency of 1.6 MHz. As regards the performance of the antenna according to the invention, the relation Aoc = X / L, in which Aa is the angular resolution of the antenna, x is the wavelength of the ultrasonic wave and L the length of a multi-element array, shows that the angular resolution of the antenna depends on the incident wavelength and the length of the antenna.

Pour des raisons de limitations technologiques et de complexité des circuits reliant les différents éléments traducteurs, nous avons fixé le nombre d'éléments de l'antenne à N=L/p=128, où p est le pas interélément. Par conséquent, la résolution angulaire est d'autant plus fine que le rapport p/ est grand. For reasons of technological limitations and complexity of the circuits connecting the different translator elements, we fixed the number of elements of the antenna at N = L / p = 128, where p is the interelement step. Consequently, the angular resolution is all the more fine as the p / ratio is large.

De manière à réduire les niveaux des artefacts, on maintient les lobes de réseaux en dehors du champ de vue de 30 , quelle que soit la déflexion du lobe central. In order to reduce the levels of the artefacts, the lattices of the networks are kept outside the field of view of 30, whatever the deflection of the central lobe.

Pour l'angle de déflexion maximum du faisceau central, la direction du premier lobe de réseau est supérieure à 30 , lorsque le rapport p/X reste inférieur ou égal à 4/3. For the maximum deflection angle of the central beam, the direction of the first grating lobe is greater than 30, when the p / X ratio remains less than or equal to 4/3.

Un rapport p/X égal à 4/3 donne une résolution angulaire optimale de 0,33 .  A p / X ratio equal to 4/3 gives an optimal angular resolution of 0.33.

Afin de maintenir une puissance acoustique suffisante sur un champ de vue d'environ 30 , il a été donné à l'antenne une forme de portion de cylindre, ce qui augmente sa surface active. In order to maintain sufficient acoustic power over a field of view of approximately 30, the antenna has been given the shape of a cylinder portion, which increases its active surface.

Pour obtenir cette largeur de faisceau dans le plan orthogonal, on prend par exemple une ouverture de l'antenne de 45 , avec un rayon de courbure égal à 20X.  To obtain this beam width in the orthogonal plane, we take for example an antenna opening of 45, with a radius of curvature equal to 20X.

La puissance acoustique émise est ainsi suffisante pour couvrir une profondeur de 0,5 à 7 m. Cette profondeur correspond à l'intégralité de la cuve d'un réacteur à neutrons rapides. The acoustic power emitted is thus sufficient to cover a depth of 0.5 to 7 m. This depth corresponds to the entire tank of a fast neutron reactor.

Cette antenne de visualisation ultrasonore peut être introduite dans la cuve d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides. This ultrasonic display antenna can be introduced into the tank of a fast neutron nuclear reactor.

La figure 5 représente un réacteur nucléaire à neutrons rapides dans lequel l'antenne de visualisation de l'invention peut être introduite. FIG. 5 represents a fast neutron nuclear reactor into which the display antenna of the invention can be introduced.

Ce réacteur à neutrons rapides 200 comprend une structure à parois épaisses en béton 201, délimitant une cavité interne de grande dimension dans laquelle est montée une cuve principale destinée à contenir et à supporter le coeur 206 du réacteur nucléaire ainsi que le volume de sodium liquide 208 en assurant le refroidissement.  This fast neutron reactor 200 comprises a thick-walled concrete structure 201, delimiting a large internal cavity in which is mounted a main vessel intended to contain and support the core 206 of the nuclear reactor as well as the volume of liquid sodium 208 ensuring cooling.

La cuve est surmontée dans sa partie supérieure d'une dalle épaisse 202 fermant cette cuve et confinant la partie active du réacteur dans la cavité interne. The tank is surmounted in its upper part by a thick slab 202 closing this tank and confining the active part of the reactor in the internal cavity.

Dans cette dalle 202 sont prévues des ouvertures 204 qui sont des postes de chargement et de déchargement du réacteur. Ces ouvertures 204 limitent par leur diamètre l'encombrement maximal des antennes. Pour un diamètre de 0,5 m, on choisit une antenne dont le diamètre est inférieur à un cylindre de 0,5 m.In this slab 202 are provided openings 204 which are loading and unloading stations of the reactor. These openings 204 limit the maximum size of the antennas by their diameter. For a diameter of 0.5 m, choose an antenna whose diameter is less than a cylinder of 0.5 m.

Une telle longueur maximale de 0,5 m fixe alors une fréquence minimale de 0,8 MHz. Such a maximum length of 0.5 m then fixes a minimum frequency of 0.8 MHz.

La figure 6 est une représentation schématique d'un procédé de visualisation d'une onde ultrasonore, dans des réacteurs à neutrons rapides, comprenant une antenne 20, telle que précédemment décrite, d'émission et de réception d'une onde ultrasonore et un système électronique de traitement 152 de l'onde ultrasonore. Figure 6 is a schematic representation of a method of viewing an ultrasonic wave, in fast neutron reactors, comprising an antenna 20, as previously described, transmitting and receiving an ultrasonic wave and a system electronic processing 152 of the ultrasonic wave.

L'ensemble du système électronique de traitement 152 est maintenu en milieu dit froid, c'est-à-dire en dehors de la
numérisés avec une fréquence d'échantillonnage
égale à 10 fois la fréquence maximale de
l'impulsion ultrasonore émise, soit avec une
fréquence de 20 MHz.
The entire electronic processing system 152 is kept in a so-called cold environment, that is to say outside the
digitized with a sampling frequency
equal to 10 times the maximum frequency of
the ultrasonic pulse emitted, either with a
frequency of 20 MHz.

- d'un système de traitement 156 des 128 signaux
de réception reçus par le réseau récepteur ; ce
système peut par exemple effectuer pour chaque
pixel de l'image une opération de focalisation
et de déflexion dynamique à partir des 128
signaux de réception. Cette opération réalise
le balayage en azimut du faisceau de réception
sur le champ de vue du système.
- a 156 signal processing system
reception received by the receiving network; this
system can for example perform for each
pixel of the image a focusing operation
and dynamic deflection from 128
reception signals. This operation achieves
azimuth scanning of the receiving beam
on the system's field of view.

- d'un système électronique d'émission 158
capable d'envoyer au réseau d'émission 20 une
séquence d'impulsions ultrasonores. De
préférence, cette séquence est retardée de
façon à générer un faisceau en forme d'éventail
et balayer en site le champ de vue du système.
- an electronic emission system 158
able to send to the broadcast network 20 a
ultrasonic pulse sequence. Of
preferably this sequence is delayed by
so as to generate a fan-shaped beam
and sweep in site the field of view of the system.

- d'un écran de visualisation 154 de l'image
ultrasonore formée par le système de traitement
156.
- a screen 154 for viewing the image
ultrasonic formed by the processing system
156.

L'antenne orthogonale 20 est à l'intérieur de la cuve, immergée dans le sodium, et le système électronique de traitement 152 est maintenu à l'extérieur de la cuve. The orthogonal antenna 20 is inside the tank, immersed in the sodium, and the electronic processing system 152 is maintained outside the tank.

Des moyens de maintien et de déplacement de l'antenne peuvent être prévus. Ces moyens permettent un déplacement de l'antenne suivant deux degrés de liberté, une rotation autour de l'axe du moyen de déplacement et la translation le long de l'axe de ce moyen de déplacement. Dans cet exemple de réalisation du procédé selon l'invention, le moyen de déplacement est une perche creuse 150.  Means for holding and moving the antenna can be provided. These means allow a displacement of the antenna according to two degrees of freedom, a rotation around the axis of the displacement means and the translation along the axis of this displacement means. In this exemplary embodiment of the method according to the invention, the displacement means is a hollow pole 150.

La connexion de l'antenne 20 avec les systèmes électroniques de traitement 152 est assurée par des câbles. Ces câbles sont insérés à l'intérieur de la perche creuse 150 de maintien de l'antenne. The antenna 20 is connected to the electronic processing systems 152 by cables. These cables are inserted inside the hollow pole 150 for holding the antenna.

Cette invention est intéressante pour tout procédé de visualisation en milieu opaque, même en milieu corrosif et permet la visualisation des surfaces lisses et des surfaces rugueuses dans ces milieux.  This invention is advantageous for any display method in an opaque medium, even in a corrosive medium and allows the visualization of smooth surfaces and rough surfaces in these media.

Claims (21)

REVENDICATIONS 1. Elément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore comportant dans cet ordre : une céramique piézocomposite, une couche de résine résistante à haute température et une couche de silicone. 1. Translating or receiving element of an ultrasonic wave comprising in this order: a piezocomposite ceramic, a layer of resin resistant to high temperature and a layer of silicone. 2. Elément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore comprenant une céramique piézocomposite, une couche de résine résistante à haute température recouvrant au moins une face de la céramique piézocomposite et une couche de silicone recouvrant ladite couche de résine. 2. Translating or receiving element of an ultrasonic wave comprising a piezocomposite ceramic, a layer of high temperature resistant resin covering at least one face of the piezocomposite ceramic and a layer of silicone covering said resin layer. 3. Elément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la céramique piézocomposite et la couche de résine ont une forme de portion de cylindre. 3. Translating or receiving element of an ultrasonic wave according to any one of claims 1 and 2, in which the piezocomposite ceramic and the resin layer have the shape of a cylinder portion. 4. Elément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore selon la revendication 3, dans lequel la portion de cylindre a un rayon de courbure de 20 #, X étant la longueur d'onde de l'onde ultrasonore. 4. Translator element for transmitting or receiving an ultrasonic wave according to claim 3, wherein the cylinder portion has a radius of curvature of 20 #, X being the wavelength of the ultrasonic wave. 5. Elément traducteur d'émission ou de réception d'une onde ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la résine est choisie parmi les résines époxyde haute température.  5. Translating or receiving element of an ultrasonic wave according to any one of claims 1 to 4, in which the resin is chosen from high temperature epoxy resins. 6. Réseau d'émission d'une onde ultrasonore comprenant une pluralité d'éléments selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 6. Transmission network of an ultrasonic wave comprising a plurality of elements according to any one of claims 1 to 5. 7. Réseau d'émission d'une onde ultrasonore selon la revendication 6, dans lequel les éléments sont disposés linéairement. 7. An ultrasonic wave emission network according to claim 6, in which the elements are arranged linearly. 8. Réseau de réception d'une onde ultrasonore comportant une pluralité d'éléments selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 8. Network for receiving an ultrasonic wave comprising a plurality of elements according to any one of claims 1 to 5. 9. Réseau de réception d'une onde ultrasonore selon la revendication 8, dans lequel les éléments sont disposés linéairement. 9. Network for receiving an ultrasonic wave according to claim 8, in which the elements are arranged linearly. 10. Antenne d'émission et de réception d'une onde ultrasonore comprenant un réseau d'émission selon la revendication 6 et un réseau de réception selon la revendication 8. 10. An antenna for transmitting and receiving an ultrasonic wave comprising a transmission network according to claim 6 and a reception network according to claim 8. 11. Antenne d'émission et de réception d'une onde ultrasonore comprenant un dispositif d'émission selon la revendication 7 et un réseau de réception selon la revendication 9. 11. An antenna for transmitting and receiving an ultrasonic wave comprising a transmitting device according to claim 7 and a receiving network according to claim 9. 12. Antenne d'émission et de réception d'une onde ultrasonore selon la revendication 11, dans laquelle le réseau d'émission est perpendiculaire au réseau de réception. 12. Antenna for transmitting and receiving an ultrasonic wave according to claim 11, in which the transmission network is perpendicular to the reception network. 13. Antenne d'émission et de réception d'une onde ultrasonore selon la revendication 12, dans laquelle le réseau d'émission comporte 128 éléments traducteurs et le réseau de réception comporte 128 éléments traducteurs. 13. An antenna for transmitting and receiving an ultrasonic wave according to claim 12, in which the transmission network comprises 128 translator elements and the reception network comprises 128 translator elements. 14. Antenne d'émission et de réception d'une onde ultrasonore selon la revendication 13, dans laquelle chaque élément traducteur est séparé de son voisin d'un pas de 2 mm. 14. Antenna for transmitting and receiving an ultrasonic wave according to claim 13, in which each translator element is separated from its neighbor by a pitch of 2 mm. 15. Antenne d'émission et de réception d'une onde ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, dans laquelle la fréquence de l'antenne est de 0,6 à 1,8 MHz. 15. An antenna for transmitting and receiving an ultrasonic wave according to any one of claims 11 to 14, in which the frequency of the antenna is 0.6 to 1.8 MHz. 16. Antenne d'émission et de réception d'une onde ultrasonore selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, dans laquelle la fréquence de l'antenne est de 1,6 MHz. 16. An antenna for transmitting and receiving an ultrasonic wave according to any one of claims 11 to 14, in which the frequency of the antenna is 1.6 MHz. 17. Procédé de visualisation ultrasonore dans un milieu opaque utilisant un réseau selon l'une quelconque des revendications 6 à 9. 17. A method of ultrasonic visualization in an opaque medium using a network according to any one of claims 6 to 9. 18. Procédé de visualisation ultrasonore dans un milieu opaque utilisant une antenne d'émission et de réception selon l'une quelconque des revendications 10 à 16. 18. A method of ultrasonic display in an opaque medium using a transmit and receive antenna according to any one of claims 10 to 16. 19. Procédé de visualisation ultrasonore dans un réacteur à neutrons rapides contenant du sodium liquide utilisant une antenne d'émission et de réception selon l'une quelconque des revendications 10 à 16.  19. A method of ultrasonic visualization in a fast neutron reactor containing liquid sodium using a transmitting and receiving antenna according to any one of claims 10 to 16. 20. Dispositif de visualisation comportant 20. Display device comprising - un réseau d'émission selon l'une des - a transmission network according to one of the revendications 6 ou 7, claims 6 or 7, - un réseau de réception selon l'une des - a reception network according to one of revendications 8 ou 9, claims 8 or 9, - des moyens d'émission pour envoyer au réseau - transmission means to send to the network d'émission une fréquence d'impulsions emission frequency of pulses ultrasonores, ultrasonic, - des moyens d'acquisition de signaux reçus par means for acquiring signals received by le réseau de réception, the reception network, - des moyens de visualisation d'une image. - means for viewing an image. 21. Dispositif selon la revendication 20, comportant en outre des moyens pour effectuer un recalage temporel de chaque signal élémentaire reçu par chaque élément du réseau de réception.  21. Device according to claim 20, further comprising means for performing a time registration of each elementary signal received by each element of the reception network.
FR9613332A 1996-10-31 1996-10-31 FAST ULTRASOUND VIEWING SYSTEM IN OPAQUE LIQUID MEDIUM Expired - Fee Related FR2755242B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9613332A FR2755242B1 (en) 1996-10-31 1996-10-31 FAST ULTRASOUND VIEWING SYSTEM IN OPAQUE LIQUID MEDIUM
JP9293058A JPH10170686A (en) 1996-10-31 1997-10-24 High speed ultrasonic wave display system in opaque liquid medium
RU97118219/09A RU2186408C2 (en) 1996-10-31 1997-10-30 Conversion element for reception/transmission of ultrasonic oscillations in medium of liquid sodium, reception/transmission array, method of ultrasonic visualization and device for ultrasonic visualization in optically non-transparent medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9613332A FR2755242B1 (en) 1996-10-31 1996-10-31 FAST ULTRASOUND VIEWING SYSTEM IN OPAQUE LIQUID MEDIUM

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2755242A1 true FR2755242A1 (en) 1998-04-30
FR2755242B1 FR2755242B1 (en) 1998-11-27

Family

ID=9497236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9613332A Expired - Fee Related FR2755242B1 (en) 1996-10-31 1996-10-31 FAST ULTRASOUND VIEWING SYSTEM IN OPAQUE LIQUID MEDIUM

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPH10170686A (en)
FR (1) FR2755242B1 (en)
RU (1) RU2186408C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102959988A (en) * 2010-06-25 2013-03-06 京瓷株式会社 Acoustic generator

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517234C2 (en) * 2012-10-16 2014-05-27 Павел Иванович Попик Multi-station passive location radio system (industrial vision)
US9502023B2 (en) * 2013-03-15 2016-11-22 Fujifilm Sonosite, Inc. Acoustic lens for micromachined ultrasound transducers
RU2650348C1 (en) * 2017-02-03 2018-04-11 Виктор Дарьевич Свет Device for ultrasonic imaging of objects in liquid media (embodiments)
RU2705943C1 (en) * 2019-02-20 2019-11-12 Виктор Дарьевич Свет Method and apparatus for ultrasonic imaging of objects in high-temperature liquid media

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1588441A (en) * 1968-10-18 1970-04-10
FR2152348A1 (en) * 1971-09-06 1973-04-27 Commissariat Energie Atomique Ultra-sonic transducer - for use at high temperature eg in a sodium-cooled nuclear reactor
US3781576A (en) * 1972-09-08 1973-12-25 Combustion Eng High temperature ultrasonic transducer
EP0142318A2 (en) * 1983-11-09 1985-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ultrasonic probe
US4703656A (en) * 1986-04-07 1987-11-03 Ultran Laboratories, Inc. Temperature independent ultrasound transducer device
JPH08128996A (en) * 1994-11-02 1996-05-21 Toshiba Corp Ultrasonic imaging device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1588441A (en) * 1968-10-18 1970-04-10
FR2152348A1 (en) * 1971-09-06 1973-04-27 Commissariat Energie Atomique Ultra-sonic transducer - for use at high temperature eg in a sodium-cooled nuclear reactor
US3781576A (en) * 1972-09-08 1973-12-25 Combustion Eng High temperature ultrasonic transducer
EP0142318A2 (en) * 1983-11-09 1985-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ultrasonic probe
US4703656A (en) * 1986-04-07 1987-11-03 Ultran Laboratories, Inc. Temperature independent ultrasound transducer device
JPH08128996A (en) * 1994-11-02 1996-05-21 Toshiba Corp Ultrasonic imaging device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 9630, Derwent World Patents Index; AN 96-296816, XP002036086 *
N. CESBRON ET AL: "Un système d'imagerie 3-D", JOURNAL DE PHYSIQUE IV, vol. 4, May 1994 (1994-05-01), FRANCE, pages c5/1293 - c5/1296, XP002036046 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102959988A (en) * 2010-06-25 2013-03-06 京瓷株式会社 Acoustic generator
EP2587837A1 (en) * 2010-06-25 2013-05-01 Kyocera Corporation Acoustic generator
EP2587837A4 (en) * 2010-06-25 2014-05-14 Kyocera Corp Acoustic generator
KR101439193B1 (en) 2010-06-25 2014-09-12 쿄세라 코포레이션 Acoustic generator
US8897473B2 (en) 2010-06-25 2014-11-25 Kyocera Corporation Acoustic generator
CN102959988B (en) * 2010-06-25 2016-01-20 京瓷株式会社 Sound generator
US9386378B2 (en) 2010-06-25 2016-07-05 Kyocera Corporation Acoustic generator

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10170686A (en) 1998-06-26
FR2755242B1 (en) 1998-11-27
RU2186408C2 (en) 2002-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fink Time-reversal mirrors
EP1051700B1 (en) Multielement ultrasonic contact transducer
EP0342757B1 (en) Ultrasonic echographic apparatus with a controllable phase coherence
US7089796B2 (en) Time-reversed photoacoustic system and uses thereof
JP2000517414A (en) Method and apparatus for three-dimensional ultrasonic microscopy using short pulse excitation and three-dimensional ultrasonic microscope used therein
EP0124442B1 (en) Method and device for acoustic holographyx using an altrasonic beam limited in space
EP0872742B1 (en) Method and system for processing signals representing reflected waves, transmitted or diffracted by a volumetric structure, for the purpose of effecting an investigation and an analysis of this structure
De Heering Alternate schemes in synthetic aperture sonar processing
Marmonier et al. Real-time 3D imaging with Fourier-domain algorithms and matrix arrays applied to non-destructive testing
EP0196713A1 (en) Method and device for the ultrasonic, echographic investigation of media
FR2460489A1 (en) CIRCUIT FOR PROCESSING RECEPTION SIGNALS OF A ULTRA-SOUND TRANSDUCER MOSAIC USED IN B-TYPE ECHOGRAPHY
FR2755242A1 (en) Rapid ultrasonic inspection in opaque liquid for use in fast reactor
FR2674028A1 (en) Method and device for determining the radiation pattern of an antenna
Brysev et al. Nonlinear ultrasonic phase-conjugate beams and their application in ultrasonic imaging
EP0825453B1 (en) Method and apparatus for processing signals representative of waves which have been reflected by or transmitted through a volume structure, in order to enable exploration and analysis of said structure
Tarpara et al. Under sodium ultrasonic viewing for fast breeder reactors: a review
CN216247695U (en) Vertical incidence terahertz detection system
Bazulin et al. Increasing rate of recording of echo signals with ultrasonic antenna array using optimum sparsing of switching matrix with a genetic algorithm
FR2930345A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR NON-DESTRUCTIVE ULTRASONIC CONTROL WITH FOLLOW-UP OF PROFILE OF INSPECTED PARTS
FR3112399A1 (en) Ultrasonic target for non-destructive testing
LENS Ultrasonic imaging with an acoustic lens
Bazulin Reconstructing the deflector images from the ultrasonic echo signals by the maximum entropy method
Zarubin et al. Real-time laser ultrasound tomography for profilometry of solids
Suresh et al. Underwater imaging using acoustic lens
Ermert et al. Flaw detection and imaging by high-resolution synthetic pulse pulse holography

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse