WO1999023507A1 - Dispositif de detection et de mesure des gaz et des aerosols radioactifs - Google Patents

Dispositif de detection et de mesure des gaz et des aerosols radioactifs Download PDF

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WO1999023507A1
WO1999023507A1 PCT/FR1998/002338 FR9802338W WO9923507A1 WO 1999023507 A1 WO1999023507 A1 WO 1999023507A1 FR 9802338 W FR9802338 W FR 9802338W WO 9923507 A1 WO9923507 A1 WO 9923507A1
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WO
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filter
radioelement
spectrum
activity
spectra
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Application number
PCT/FR1998/002338
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Inventor
Bruno Desbriere
Maguelone Grateau
Gilbert Besson
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
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Filing date
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Application filed by Commissariat A L'energie Atomique filed Critical Commissariat A L'energie Atomique
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
    • G01T7/02—Collecting means for receiving or storing samples to be investigated and possibly directly transporting the samples to the measuring arrangement; particularly for investigating radioactive fluids
    • G01T7/04—Collecting means for receiving or storing samples to be investigated and possibly directly transporting the samples to the measuring arrangement; particularly for investigating radioactive fluids by filtration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/178—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector for measuring specific activity in the presence of other radioactive substances, e.g. natural, in the air or in liquids such as rain water

Definitions

  • the invention relates to the field of measuring radioactivity of air in real time.
  • the principle of measuring radioactive gases is to circulate the air to be controlled in an ionization chamber.
  • the current measured is then an image of the overall radioactivity of the gases contained in the air.
  • This measure has certain drawbacks. It does not provide information on radioelements present in the air. It therefore does not make it possible to locate a level of risk for individuals.
  • the numerical value delivered by this device is totally erroneous since the radioelements present are not those for which the device has been configured.
  • the ionization current is very low (typically 10 "13 A / LDCA) therefore very difficult to measure in situ under conditions of physical aggression (temperature, hygrometry, electric field) which are those of an external environment. and not from a laboratory.
  • these devices measure radon 222 emitting ⁇ .
  • the principle of measuring radioactive aerosols is to collect the aerosols on a filter through which the air to be controlled circulates. Two types of measurement are then possible:
  • Two known devices in particular perform ⁇ spectrometry on the filter, and on a carbon cartridge to specifically measure radioactive iodine.
  • a ⁇ spectrometry device comprises:
  • first detection means making it possible to supply a signal representative of at least one radioelement deposited on a filter installed on, or in, the means for receiving the filter,
  • Such a device makes it possible to supply, on the one hand, a signal representative of at least one radioelement, contained in the atmosphere to be checked, deposited on the filter and, on the other hand, a signal representative of at least one radioelement contained in the atmosphere introduced into the tank.
  • the first and second detection means are combined.
  • the device is then very compact.
  • the device as described above may further comprise means for processing data, or signals, delivered by the first and second detectors.
  • the device according to the invention can therefore also comprise means for producing a spectrum representative of at least one radioelement present on a filter placed on, or in, the means for receiving the filter, and producing a spectrum representative of at least a radioelement present in the atmosphere of the reservoir.
  • this device may have means for calculating, for each radioelement, the contribution to its activity of at least the higher species of n orders (nil) to said radioelement in a chain of descent leading at least to said radioelement.
  • Such a device may also include means for producing a plurality of spectra of duration T and means for determining whether the duration T, or accumulation time, of the spectra is too wide, or not.
  • such a device further comprises means for producing a plurality of k (k> 2) spectra of duration T and for carrying out the summation of a spectrum of order k to the k-1 previous spectra .
  • the device can also have means for:
  • the device can then also have means for eliminating from the sum spectrum any contribution of at least one peak of the spectrum of order k: one can then process the sum spectrum, purified of any bursts of contamination detected by the spectra of duration T , which then makes it possible to calculate a background activity, more or less constant and of low amplitude.
  • the subject of the invention is also a method of ⁇ spectrometry, using a device as described above, and comprising the following steps:
  • the volume activity of aerosols deposited on the filter and the radioactivity of the gas contained in the tank are then determined.
  • the subject of the invention is also a method of ⁇ spectrometry of an atmosphere in which, on the one hand, the volume activity of the radioactive aerosols of the atmosphere which are deposited on a filter, that only part of the atmosphere is determined. crosses, and on the other hand, the volume activity of another part of the atmosphere introduced into a reservoir.
  • a ⁇ spectrometry is therefore carried out, in situ and continuously, so as to constantly know the mixture of radioelements actually present in the form of aerosols in the atmosphere.
  • the same spectrum can therefore contain both information on the radioactivity of the aerosols deposited on the filter, and the radioactivity of the gas contained in the pressure tank.
  • FIG. 2 shows a tree of research and calculation of parentage for the progress of a process according to the present invention.
  • FIG. 3 is an electrical diagram, similar to the air circuit consisting of the filter and the turbine of a device according to the invention.
  • FIG. 4 is a functional schematic representation of a computer system according to the invention.
  • FIGS. 5 to 8 are curves for defining an optimum diameter of the filter in a device according to the invention.
  • the reference 2 designates a filter placed at the end of a pipe 4 into which is sent a flow of air ⁇ whose radioactivity is to be controlled.
  • This filter is located opposite a detector 8, for example a germanium detector, of high purity and at 40%; this last value, in%, is a measure of the detection efficiency compared to a reference Nal detector.
  • This detector is connected to its liquid nitrogen reservoir 10.
  • a reservoir 12 is formed around the detector 8, and is in fact limited by a lead shielding 14. This reservoir 12 is for example maintained at a pressure of 12 bars and at a volume of about 25 liters.
  • the air to be checked is kept under pressure using a membrane compressor 16.
  • a turbine 18 (operating for example at a flow rate of 90 m 3 / h) is connected, for example by means of 4 nozzles 20, 22, to the volume 12. It circulates in the pipe 4 the desired air flow .
  • the detector can be connected to a microcomputer 20 which makes it possible to store and / or process the spectral data. It can also be used to manage the spectral acquisition sequences.
  • a display device can possibly allow the display of spectra already acquired or in the process of acquisition.
  • the spectrum can be analyzed in two stages, with two different libraries of radioelements, and two different efficiency curves.
  • a device with two detectors requires only a counting of the two spectra obtained.
  • the raw results of the aerosol spectrum analysis are analyzed by a processing algorithm making it possible to pass from the radioactivity, deposited on filter 2, to the volume radioactivity of the air, which has passed through the filter during the counting of duration T. This makes it possible to follow the evolution of the volume radioactivity of the air over time.
  • the counting time T is adapted by the processing software, depending on the level of radioactivity detected.
  • the processing algorithm then analyzes the spectrum, sum of the n elementary spectra of duration T produced since the filter change. For example, this change is made every day at 0 o'clock.
  • the sensitivity of the measurement is improved, since this corresponds to a counting time of nT, and not only of T. If the filter is left unchanged for a certain period, for example an entire day, there is accumulation of the radioactivity over time, which again improves the detection sensitivity.
  • the filter is changed every day, for example at 24 hours.
  • the volume activity of the various radioelements is considered to be constant over time for the duration of an elementary spectrum.
  • This activity can obviously vary from one spectrum to another.
  • the activity of each element on the filter is calculated by successively considering the first in the chain, then the second in the chain, and the chain of descent leading to the element in question.
  • the processing algorithm is recursive until it finds the first radio element of the chain on the filter. Then, we can calculate A v , and therefore all the contributions due to this first chain on all its descendants.
  • FIG. 2 represents a tree for searching and calculating the filiations of an element R n , located in position 1 in the tree.
  • This element has predecessors, or higher species, of order 1 (father R- ⁇ , in position 2), of order 2 (grandfathers R n - 2 and R ' n - 2 , in positions 3 and 4 ), of order 3 (great grandfather R n - 3 , in position 5).
  • the "grandfather" element in position 3 has no father.
  • the recursive procedure begins at 1, at level I, level of the element R n itself.
  • the procedure searches for the first father of R n present on the filter. It finds R n - ⁇ •
  • the procedure calls itself (recursion).
  • the procedure searches for the fathers of RE n _ 2 present on the filter. There are not any. The procedure is therefore not called again, but calculates the volume activity and the final activity on the filter of R n -2 r and the contribution of R n _ 2 in the fictitious activity of R n _ ⁇ and R n . The exit from the procedure is normal.
  • the procedure searches for the second father of R n _ ⁇ present on the filter. It finds R ' n -2- The procedure calls itself (recursion).
  • the procedure searches for the first father of R ' n - 2 present on the filter. She finds R n - 3 .
  • the procedure calls itself (recursion). We enter the recursive procedure in position 5, passing as parameter R n - 3 - We are then at recursion level IV.
  • the procedure searches for the fathers of R n - present on the filter. There are not any.
  • the procedure is therefore not called again, but calculates the activity by volume and the final activity on the filter of R n - 3 , and the contribution of R n - in the fictitious activity of R'n-2, R n - ⁇ and R n . Exit from the procedure is normal. We therefore return to position 1 (recursion level I), with R n as a parameter.
  • the procedure searches for the second father of R n present on the filter. There are not any. The procedure is therefore not called again, but calculates the activity by volume and the final activity on the filter of R n . The exit from the procedure is normal.
  • the R n of the spectrum marks the end of the recursive procedure. Of course the same thing happens for each of the radioelements in the spectrum.
  • the normal acquisition time of a spectrum is around T ⁇ l hour. If the volume activity is high (in the event of an accident), the acquisition time can automatically change to, for example, 10 minutes to follow the dynamics of the rejection. Automatic passage can be carried out either using an additional conventional detector, providing an overall value of the radioactivity, or as a function of a value of the overall volume activity or of at least one radioelement previously measured. The value of the parameter retained is then compared with a threshold value.
  • volume activity ⁇ O of the sum spectrum may be due to:
  • n N • N • - ⁇ N •
  • This algorithm makes it possible to process the sum spectrum, purified of any bursts of contamination detected by the spectra produced in T (for example:
  • the spectrum processing algorithm and the activity calculations described above can be in the form of a computer program, residing on a medium capable of being read by a computer and comprising instructions for bringing the computer to carry out the above processing and calculation steps.
  • a computer system can be used, which can be the microcomputer 20 (PC type computer), or a workstation or a central unit.
  • This computer system stores and executes instructions used to carry out the above processing and / or calculation steps.
  • the computer system 22 comprises for example a memory 26 coupled to a bus 24, as well as a programmable processor 28, the latter possibly being a microprocessor or a central unit processor.
  • the memory 26 can be, for example, a hard disk or a read only memory (ROM), or a DRAM or RAM memory or a magnetic storage element. Instructions corresponding to the processing and calculation algorithm set out above can be stored in an area of the memory 26.
  • the data to be processed (from the acquired spectra) can be stored in a data memory 30.
  • the spectral data can be routed from the memory 30 via the bus 24 to be processed according to the processing and calculation instructions stored in the memory area 26.
  • N p ⁇ c The calculation of N p ⁇ c will first be presented by assuming the constant air sampling rate over time. To the previous assumptions is added the assumption of constant flow over time. This implies that the clogging of the filter is sufficiently low that the induced pressure drop is negligible compared to that due to the virgin filter.
  • N peak is given by an expression similar to equation (2) already given above:
  • Npic ⁇ (E) r a 1 - ⁇ T ⁇ 4 + - a F f 0 i - ⁇ T ⁇ T
  • N peak KQ (S) x ⁇ (E, S).
  • FIG. 3 represents an electrical assembly similar to the aeraulic 4-filter 2-turbine 18 flow assembly.
  • R f - (indeed, if we double the surface of the S filter, the resistance is divided by two),
  • V QQ a f - ⁇ t t + n ⁇ e - ⁇ t ⁇ ⁇
  • the value 1 of the parameter is representative of one dust 1 dustiness means of the site on which the measurement was made.
  • an optimal size of the filter seems to be obtained for a diameter substantially between 8cm and 12cm, or between 9cm and 10cm.
  • the optimum diameter of the filter will be approximately between 5cm and 20cm or between 5cm and 40cm.
  • references 3 and 9 designate, in FIG. 1, walls separating the detector 8 from the air flow circulating either in the tank 12 or in the pipe 4.
  • the wall 3 is, for example, made of aluminum or in rigid plastic.
  • the wall 9 is, for example, made of aluminum or stainless steel. These walls are transparent to the radiation to be detected. They allow better operation of the detection device by preventing air streams from coming into contact with the detector and disturbing the spectra obtained, for example by vibrations.

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de spectrométrie gamma , comportant: des moyens pour recevoir un filtre (2), des premiers moyens de détection (8) permettant de fournir un signal représentatif d'au moins un radioélément déposé sur un filtre (2) installé sur, ou dans, les moyens pour recevoir le filtre, un réservoir pour recevoir une atmosphère à contrôler, des seconds moyens de détection (8) permettant de délivrer un signal représentatif de la radioactivité d'une atmosphère à contrôler introduite dans le réservoir (12).

Description

DISPOSITIF DE DETECTION ET DE MESURE DES GAZ ET DES
AEROSOLS RADIOACTIFS
Domaine technique et état de la technique L'invention concerne le domaine de la mesure de radioactivité de l'air en temps réel.
Dans le domaine de la mesure radioactive de l'air en temps réel, on connaît une technique consistant à séparer les mesures des gaz radioactifs et celles des poussières radioactives : ces deux types de mesures sont confiés à deux types d'appareils distincts, basés sur des principes physiques de détection totalement différents.
Le principe de la mesure des gaz radioactifs est de faire circuler l'air à contrôler dans une chambre d'ionisation.
Le courant mesuré est alors une image de la radioactivité globale des gaz contenus dans l'air.
Cette mesure présente certains inconvénients. Elle ne renseigne pas sur les radioéléments présents dans l'air. Elle ne permet donc pas de situer un niveau de risque pour les individus. La valeur numérique délivrée par cet appareil est totalement erronée dès lors que les radioéléments présents ne sont pas ceux pour lesquels l'appareil a été paramétré.
De plus, le courant d'ionisation est très faible (typiquement 10"13A/LDCA) donc très difficile à mesurer in situ dans des conditions d'agressions physiques (température, hygrométrie, champ électrique) qui sont celles d'un environnement extérieur et non pas d'un laboratoire.
Utilisés dans l'environnement, ces appareils mesurent le radon 222 émetteur α. Le courant correspondant à ce "bruit de fond" étant relativement élevé, la limite de détection des gaz émetteurs β est assez élevée.
Le principe de la mesure des aérosols radioactifs est de collecter les aérosols sur un filtre à travers lequel circule l'air à contrôler. Deux types de mesures sont alors possibles :
1 . La mesure globale α, β.— La grande majorité des appareils existants mesure alors la radioactivité globale α et/ou β déposée sur le filtre, par scintillation plastique, ou à l'aide d'une diode silicium, ou par compteur à circulation de gaz . Cette technique ne renseigne pas sur les radioéléments présents sous forme de poussières dans l'air. Elle ne permet donc pas de situer un niveau de risque pour les individus. Elle doit donc nécessairement être complétée par des analyses au laboratoire.
2 . La mesure spectrométrique γ.
Deux appareils connus font en particulier de la spectrométrie γ sur le filtre, et sur une cartouche de charbon pour mesurer spécifiquement l'iode radioactif.
Ces mesures spectrométriques ne se font pas en continu sur le filtre pendant le pompage de l'air. On a une séquence de pompage, puis une mesure spectrométrique. Cela simplifie l'algorithme de traitement mais augmente d'un facteur 2 le temps de réponse et diminue la sensibilité, puisque chaque cycle commence avec un filtre vierge. Il n'y a donc pas d'accumulation de radioactivité à sa surface.
Par conséquent, il n'existe pas actuellement d'appareil permettant de mesurer à la fois gaz et aérosols radioactifs.
Par ailleurs, les appareils existants ne font pas de spectrometrie γ in situ en temps réel, et donc ne caractérisent pas les radioéléments in situ en temps réel. Quant aux procédés connus de dépouillement de spectres, ils ne permettent d'accéder qu'à une valeur moyenne de l'activité déposée sur le filtre élément par élément, mais pas à leur activité volumique élément par élément. Or, cette dernière information est très utile aux spécialistes confrontés aux problèmes de radioprotection .
Exposé de l'invention
L'invention vise à résoudre ces problèmes. Selon un premier aspect, un dispositif de spectrometrie γ selon l'invention comporte :
- des moyens pour recevoir un filtre,
- des premiers moyens de détection permettant de fournir un signal représentatif d'au moins un radioélément déposé sur un filtre installé sur, ou dans, les moyens pour recevoir le filtre,
- un réservoir pour recevoir une atmosphère à contrôler,
- des seconds moyens de détection permettant de délivrer un signal représentatif de la radioactivité d'une atmosphère à contrôler introduite dans le réservoir. Un tel dispositif permet de fournir, d'une part, un signal représentatif d'au moins un radioélément, contenu dans l'atmosphère à contrôler, déposé sur le filtre et, d'autre part, un signal représentatif d'au moins un radioélément contenu dans l'atmosphère introduite dans le réservoir.
De préférence, les premier et second moyens de détection sont confondus. Le dispositif est alors très compact . Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif tel que décrit ci-dessus peut comporter en outre des moyens pour permettre de traiter des données, ou des signaux, délivrés par les premier et second détecteurs . Le dispositif selon l'invention peut donc en outre comporter des moyens pour réaliser un spectre représentatif d'au moins un radioélément présent sur un filtre disposé sur, ou dans, les moyens pour recevoir le filtre, et réaliser un spectre représentatif d'au moins un radioélément présent dans l'atmosphère du réservoir .
Il peut comporter alors en outre des moyens pour déterminer l'activité volumique d'aérosols déposés sur le filtre et/ou l'activité volumique γ des gaz contenus dans le réservoir.
En outre, ce dispositif peut disposer de moyens pour calculer, pour chaque radioélément, la contribution à son activité d'au moins l'espèce supérieure de n ordres (nïl) audit radioélément dans une chaîne de filiation menant au moins jusqu' audit radioélément .
Ainsi, on peut obtenir une information précise sur chacun des radioéléments détectés ou fournissant une contribution au signal (signaux) ou aux spectre (s) issu(s) du (ou des) détecteur (s) .
Un tel dispositif peut en outre comporter des moyens pour réaliser une pluralité de spectres de durée T et des moyens pour déterminer si la durée T, ou temps d'accumulation, des spectres est trop large, ou pas.
Ceci permet, au cas où une activité volumique est importante, par exemple en cas d'accident nucléaire, de ramener la durée d'acquisition du spectre à une valeur compatible avec 1 ' importance de
1 ' activité .
Selon un autre aspect particulier, un tel dispositif comporte de plus des moyens pour réaliser une pluralité de k (k>2) spectres d'une durée T et pour réaliser la sommation d'un spectre d'ordre k aux k-1 spectres précédents.
Tout se passe alors comme si on avait un spectre de durée d'acquisition kT, et donc une limite de détection abaissée de Vk . Ceci permet, en outre, de détecter une éventuelle contamination atmosphérique, trop faible pour être détectée durant la durée T.
Eventuellement, le dispositif peut aussi disposer de moyens pour :
- calculer l'activité volumique d'un élément, d'une part à partir du spectre d'ordre k, et d'autre part à partir de la somme des k-1 spectres précédents,
- et pour comparer les activités volumiques ainsi obtenues .
On peut alors en déduire, pour l'élément considéré, si l'activité volumique est sporadique et apparue au cours du dernier spectre, d'ordre k, ou moyenne et chronique et se manifestant à peu près constamment . Le dispositif peut alors en outre disposer de moyens pour éliminer du spectre somme toute contribution d'au moins un pic du spectre d'ordre k : on peut alors traiter le spectre somme, épuré des éventuelles bouffées de contamination détectées par les spectres de durée T, ce qui permet ensuite de calculer une activité volumique de fond, plus ou moins constante et de faible amplitude.
L'invention a également pour objet un procédé de spectrometrie γ, mettant en oeuvre un dispositif tel que décrit ci-dessus, et comportant les étapes suivantes :
- positionner un filtre sur les moyens pour recevoir un filtre,
- envoyer une atmosphère à contrôler sur le filtre et dans le réservoir,
- réaliser au moins un spectre représentatif d'une part d'au moins un radioélément présent sur le filtre et, d'autre part, de la radioactivité de l'atmosphère du réservoir .
Selon ce procédé, on détermine ensuite l'activité volumique d'aérosols déposés sur le filtre et de la radioactivité du gaz contenu dans le réservoir.
L'invention a également pour objet un procédé de spectrometrie γ d'une atmosphère dans lequel on détermine d'une part l'activité volumique des aérosols radioactifs de l'atmosphère qui se déposent sur un filtre, qu'une partie de l'atmosphère traverse, et d'autre part l'activité volumique d'une autre partie de l'atmosphère introduite dans un réservoir.
Dans un procédé selon l'invention, on effectue donc, in situ et en continu, une spectrometrie γ, de façon à connaître en permanence le mélange de radioéléments réellement présents sous forme d'aérosols dans l'atmosphère.
On peut réaliser au moins un spectre représentatif, d'une part, d'au moins un radioélément présent sur le filtre et, d'autre part, d'au moins un radioélément présent dans l'atmosphère du réservoir.
Un même spectre peut donc contenir à la fois l'information sur la radioactivité des aérosols déposés sur le filtre, et la radioactivité du gaz contenue dans le réservoir sous pression.
Brève description des figures
De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Cette description porte sur les exemples de réalisation, donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels :
- La figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention.
- La figure 2 représente un arbre de recherche et de calcul des filiations pour le déroulement d'un procédé conforme à la présente invention.
- La figure 3 est un schéma électrique, analogue au circuit aéraulique constitué par le filtre et la turbine d'un dispositif selon l'invention. - La figure 4 est une représentation schématique fonctionnelle d'un système informatique selon l'invention.
- Les figures 5 à 8 sont des courbes permettant de définir un diamètre optimum du filtre dans un dispositif selon l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation de 1 ' invention Sur la figure 1, la référence 2 désigne un filtre disposé à l'extrémité d'une conduite 4 dans laquelle est envoyé un flux d'air β dont la radioactivité est à contrôler.
Ce filtre est situé en face d'un détecteur 8, par exemple un détecteur au germanium, de haute pureté et à 40% ; cette dernière valeur, en %, est une mesure de l'efficacité de détection par rapport à un détecteur Nal de référence. Ce détecteur est relié à son réservoir d'azote liquide 10. Un réservoir 12 est constitué autour du détecteur 8, et est limité en fait par un blindage de plomb 14. Ce réservoir 12 est par exemple maintenu à une pression de 12 bars et à un volume d'environ 25 litres. L'air à contrôler est maintenu sous pression à l'aide d'un compresseur 16 à membrane. Une turbine 18 (fonctionnant par exemple à un débit de 90 m3/h) est reliée, par exemple par l'intermédiaire de 4 piquages 20, 22, au volume 12. Elle fait circuler dans la conduite 4 le flux d'air voulu . On peut utiliser un détecteur au Nal ou encore tout autre détecteur permettant l'obtention d'un spectre γ au lieu d'un détecteur au germanium. On peut utiliser deux détecteurs, un pour chaque mesure, au lieu d'un seul détecteur. Evidemment, le dispositif obtenu est alors plus coûteux.
Avec un tel dispositif, un spectre est produit pendant une certaine durée T, qui permet de mesurer à la fois la radioactivité des aérosols, déposés sur le filtre 2, et la radioactivité du gaz contenu dans le réservoir 12 sous pression.
Le détecteur peut être relié à un micro- ordinateur 20 qui permet de mémoriser et/ou de traiter les données spectrales. Il peut également permettre de gérer les séquences d'acquisition de spectres. Un dispositif de visualisation peut éventuellement permettre l'affichage de spectres déjà acquis ou en cours d'acquisition.
Pour un dispositif incorporant un seul détecteur, un dépouillement du spectre peut être fait en deux fois, avec deux bibliothèques de radioéléments différentes, et deux courbes d'efficacité différentes. Un dispositif à deux détecteurs ne nécessite qu'un dépouillement des deux spectres obtenus. Les résultats bruts du dépouillement du spectre en aérosol sont analysés par un algorithme de traitement permettant de passer de la radioactivité, déposée sur le filtre 2, à la radioactivité volumique de l'air, qui a traversé le filtre pendant le comptage de durée T. Ceci permet de suivre l'évolution de la radioactivité volumique de l'air au cours de temps. La durée T de comptage est adaptée par le logiciel de traitement, en fonction du niveau de radioactivité détecté.
L'algorithme de traitement analyse ensuite le spectre, somme des n spectres élémentaires de durée T réalisés depuis le changement de filtre. Par exemple, ce changement est réalisé tous les jours, à 0 heure. La sensibilité de la mesure en est améliorée, puisque cela correspond à un temps de comptage de nT, et non pas seulement de T. Si on laisse le filtre inchangé pendant une certaine durée, par exemple une journée entière, il y a accumulation de la radioactivité au cours du temps, ce qui, là encore, améliore la sensibilité de détection.
Dans les conditions décrites précédemment, la limite de détection est de : Av=50.10_3Bq.m"3 en 137Cs dans des spectres élémentaires de durée 1 heure et
Figure imgf000012_0001
en 137Cs dans le spectre somme pour une période de 24 heures.
Ces valeurs sont comparables à celles des meilleurs appareils connus, donnant une information globale. Le très grand avantage de la spectrometrie γ ne se paye donc pas en perte de sensibilité, puisque : Av=50Bq.πf3 en 133Xe dans des spectres élémentaires de 1 heure, ce qui représente au moins dix fois mieux que les appareils existants en gaz. De plus : Av=10Bq.rτf3 en 133Xe dans le spectre somme pour une période de 24 heures .
Le traitement des spectres γ obtenus à l'aide du détecteur 8 va maintenant être présenté de manière plus détaillée, en faisant les hypothèses suivantes :
- Le filtre est changé tous les jours, par exemple à 24 heures.
- Le débit d'aspiration Q est supposé constant au cours du temps.
- Les spectres "élémentaires" ont tous la même durée d'acquisition T (par exemple : T=lh) . - La durée qui sépare le lancement du spectre i+1 de la fin du spectre i est considérée comme nulle.
L'activité volumique des différents radioéléments est considérée comme constante au cours du temps pendant la durée d'un spectre élémentaire.
Cette activité peut bien évidemment varier d'un spectre à 1 ' autre .
Le calcul de l'activité de chaque élément sur le filtre est réalisé en considérant successivement les premiers de chaîne, puis les deuxièmes de chaîne, et de la chaîne de filiation conduisant à l'élément considéré .
1 . Si le radioélément considéré est le premier, sur le filtre 2, d'une chaîne de filiation, on a : dnfι = Nv.Qdt - λ^.dt avec :
- nf : nombre d'atomes du radioélément considéré, présents sur le filtre à l'instant t ;
- Nv : nombre d'atomes du radioélément considéré, présents par unité de volume à l'instant t ;
- λx : constante radioactive du radioélément considéré.
On en déduit :
a£l = ^ (l - e- ) + a^
avec :
- af : activité du radioélément considéré sur le filtre à l'instant t, ts[0,T]) ;
- Av : activité volumique du radioélément considéré; a,o activité du radioélément considéré sur le filtre à t=0 (début d'acquisition du spectre), ce qui est équivalent à l'activité du radioélément considéré sur le filtre, à la fin d'acquisition du spectre précédent ( a j =0 pour le premier spectre effectué fι après le changement de filtre à 0 heure) .
2 . Si le radioélément considéré est le deuxième d'une chaîne de filiation sur le filtre, on a : drif 2 = Nv2Qdt + P2λlnf1 dt _ λ2nf_.dt avec p2 : rapport de branchement père-fils.
Les phénomènes d'apparition du radioélément sur le filtre, d'aspiration d'air contenant le radioélément et de décroissance du père du radioélément étant totalement indépendants, on peut découpler l'équation différentielle ; d'où : dn'f. ≈ NV2Qdt - λ2n'f- dt et dn"f = p2λ1nf dt - λ n"f dt
La part "piégeage " a alors la même al lure que pour un premier de chaîne :
a'fτ =
Figure imgf000014_0001
1 - e -λ-,t + ac0e -λ,t
La part "décroissance" donne
Figure imgf000014_0002
avec F? = ^(-^ ^
Figure imgf000014_0003
3. En généralisant les formules précédentes, on peut montrer que , pour un nîèrae de chaîne
Figure imgf000015_0001
4. Un même radioélément pouvant être obtenu par plusieurs filiations, on a, d'une manière générale (équation ( 1 ) ) :
afn
Figure imgf000015_0002
On va maintenant présenter le calcul du nombre de coups dans le pic d'absorption totale.
Le comptage avec la chaîne de spectrometrie γ étant simultané avec le piegeage sur le filtre, on a : d piCn = afndtarε(E) avec- :
- dta= temps actif de comptage (correction de temps mort effectuée, le temps mort étant supposé constant pendant toute l'acquisition du spectre) ;
- F= intensité de la raie γ d'énergie E ; - ε(E) = efficacité de détection de l'énergie E de la chaîne de spectrometrie. Or dta = dt où Ta : temps actif, d'où
Figure imgf000016_0001
et donc (équation (2))
Figure imgf000016_0002
AV3Q 1 - e -λ. τ -λ. τ avec I F? + a. λi λlT Ç λiT En fin d ' analyse , on a une activité fictive
Figure imgf000016_0003
Afictif L ' activité volumique cherchée est donc donnée par
Figure imgf000016_0004
λ_
Q -λnτ
1 - e'
1 - λnT
Cette formule montre qu'on peut corriger l'activité fictive : - en calculant l'activité sur le filtre à la fin de chaque spectre, cette activité devenant l'activité initiale sur le filtre pour le spectre suivant, - en calculant la contribution due à toutes les filiations menant au radioélément de rang n. Or, on ne peut calculer la contribution du père de rang n-1 que si l'on connaît son activité volumique Av _ , elle-même nécessitant une correction tenant compte de toutes les filiations menant au radioélément n-1. Et ainsi de suite ...
Autrement dit, l'algorithme de traitement est récursif jusqu'à trouver le radioélément premier de chaîne sur le filtre. Alors, on peut calculer Av , et donc toutes les contributions dues à ce premier de chaîne sur tous ses descendants.
L'algorithme de traitement va être expliqué en liaison avec la figure 2 qui représente un arbre de recherche et de calcul des filiations d'un élément Rn, situé en position 1 dans l'arbre. Cet élément possède des prédécesseurs, ou des espèces supérieures, d'ordre 1 (père R-ι, en position 2), d'ordre 2 (grands-pères Rn-2 et R'n-2, en positions 3 et 4), d'ordre 3 (arrière- grand-père Rn-3, en position 5). L'élément "grand-père" en position 3 ne possède pas de père.
La procédure récursive commence en 1, au niveau I, niveau de l'élément Rn lui-même. La procédure recherche le premier père de Rn présent sur le filtre. Elle trouve Rn-ι • La procédure s'appelle elle-même (récursivité) .
On entre dans la procédure récursive en position 2, en passant comme paramètre Rn-ι- On se trouve alors au niveau de récursivité II. La procédure recherche le premier père de REn_ι présent sur le filtre. Elle trouve REn-2. La procédure s'appelle elle-même (récursivité).
On entre dans la procédure récursive en position 3, en passant comme paramètre Rn_2. On se trouve alors au niveau de récursivité III.
La procédure recherche les pères de REn_2 présents sur le filtre. Il n'y en a pas. La procédure ne s'appelle donc pas de nouveau, mais calcule l'activité volumique et l'activité finale sur le filtre de Rn-2 r et la contribution de Rn_2 dans l'activité fictive de Rn_ι et Rn . La sortie de la procédure est normale .
On retourne donc ensuite en position 2, (niveau de récursivité II), avec comme paramètre Rn-ι •
La procédure recherche le deuxième père de Rn_ι présent sur le filtre. Elle trouve R'n-2- La procédure s'appelle elle-même (récursivité).
On entre dans la procédure récursive en position 4, en passant comme paramètre R'n-2. On se trouve alors au niveau de récursivité III.
La procédure recherche le premier père de R ' n-2 présent sur le filtre. Elle trouve Rn-3. La procédure s'appelle elle-même (récursivité). On entre dans la procédure récursive en position 5, en passant comme paramètre Rn-3- On se trouve alors au niveau de récursivité IV.
La procédure recherche les pères de Rn-- présents sur le filtre. Il n'y en a pas. La procédure ne s'appelle donc pas de nouveau, mais calcule l'activité volumique et l'activité finale sur le filtre de Rn-3, et la contribution de Rn- dans l'activité fictive de R'n-2, Rn-ι et Rn. La sortie de la procédure est normale. On retourne donc en position 1 (niveau de récursivité I), avec Rn comme paramètre.
La procédure recherche le deuxième père de Rn présent sur le filtre. Il n'y en a pas. La procédure ne s'appelle donc pas de nouveau, mais calcule l'activité volumique et l'activité finale sur le filtre de Rn. La sortie de la procédure est normale.
Le Rn du spectre marque la fin de la procédure récursive. Bien sûr la même chose se reproduit pour chacun des radioéléments du spectre.
Pour avoir à la fois une bonne sensibilité et un temps de réponse acceptable, la durée d'acquisition normale d'un spectre est d'environ T≈l heure. Si l'activité volumique est importante (cas d'un accident), la durée d'acquisition peut passer automatiquement à, par exemple, 10 minutes pour suivre la dynamique du rejet. Le passage automatique peut être réalisé soit à l'aide d'un détecteur classique additionnel, fournissant une valeur globale de la radioactivité, soit en fonction d'une valeur de l'activité volumique globale ou d'au moins un radioélément précédemment mesuré. On compare alors la valeur du paramètre retenu à une valeur seuil. Par contre, en particulier, en temps normal, l'activité artificielle étant extrêmement faible, il est intéressant d'augmenter la sensibilité en augmentant, de façon fictive, la durée d'acquisition ; pour cela, il suffit de sommer le spectre n qui vient d'être acquis aux (n-1) précédents.
La sommation se faisant canal par canal, tout se passe comme si on avait un nouveau spectre de durée d'acquisition nT, et donc une limite de détection abaissée de n . Ceci doit permettre de faire sortir, dès que possible, une éventuelle contamination atmosphérique, trop faible pour être détectée en 1 heure de comptage. Pour éviter tout conflit entre les résultats du dernier spectre et du dernier spectre somme, on peut utiliser l'algorithme suivant :
- si l'activité volumique vue par le spectre (réalisé en T) est différente de zéro, c'est celle-ci qui est choisie quelle que soit l'activité volumique vue par le spectre somme,
- si l'activité volumique vue par le spectre (réalisé en T) est égale à zéro, et celle vue par le spectre somme est supérieure à zéro, on ne peut pas conclure directement ; en effet, cette activité volumique ≠O du spectre somme peut être due à :
* une activité volumique >0 dans l'un (ou plusieurs) des spectres précédents (le spectre somme garde la "mémoire" des événements passés) ;
* une activité volumique constante trop faible pour sortir dans les spectres mais qui sort dans le spectre somme (cas le plus intéressant),
* une combinaison des cas précédents.
On calcule, pour chaque radioélément du spectre somme :
Figure imgf000021_0001
i ∑ = 1 τa 1-
n N • = N • - ∑ N •
Pl csommenet pιcsomme i - 1 pX Ci
A . fictif
Figure imgf000021_0002
Ensuite est appliqué au spectre somme, ainsi corrigé, le même algorithme que pour un spectre réalisé en T, en remplaçant T par nT avec a i. = 0 pour tout i, puisque, par définition, le spectre somme commence à t=0, date de changement de filtre.
Cet algorithme permet de traiter le spectre somme, épuré des éventuelles bouffées de contamination détectées par les spectres réalisés en T (par exemple :
T=l heure) , pour déceler et calculer une activité volumique "de fond" constante et de faible amplitude.
L'algorithme donne des résultats erronés dans les cas suivants :
- présence, dans la filiation, d'un émetteur α ou β pur déposé sur le filtre et ayant un descendant γ. En effet, par définition, il ne sera pas détecté par le détecteur 8, et son descendant direct (fils) sera considéré, à tort, comme premier de chaîne. Les corrections d'activité dues à la décroissance de ce père α ou β pur ne seront donc pas faites, ce qui conduira à un calcul d'activité volumique du fils surestimée. Il n'y a pas de correction à ce cas de figure. Mais, et c'est un avantage du procédé selon l'invention, ceci ne pose pas de problème, puisque l'erreur est commise dans le sens de la sécurité. - fils non détecté au spectre i, mais détecté au spectre i+1, en présence du père. En effet, le calcul d'activité volumique du fils au spectre i+1 est effectué avec af = 0 , puisqu'il n'a pas été détecté sur le spectre précédent. Or la présence du père démontre qu'il y a bien une activité af ≠ 0. Là encore, cette absence de correction conduit à une activité volumique du fils surestimée, ce qui va encore dans le sens de la sécurité. Ce cas peut être évité en calculant, à chaque spectre, l'activité finale sur le filtre pour tous les descendants de tous les radioéléments présents. Mais ceci est coûteux en place mémoire et en temps de calcul, pour une correction de faible amplitude.
L'algorithme de traitement des spectres et les calculs d'activité exposés ci-dessus peuvent se présenter sous la forme d'un programme informatique, résidant sur un support susceptible d'être lu par un ordinateur et comportant des instructions pour amener l'ordinateur à réaliser les étapes de traitement et de calcul ci-dessus.
Plus généralement, on peut utiliser un système informatique, qui peut être le micro-ordinateur 20 (ordinateur de type PC) , ou une station de travail ou une unité centrale. Ce système informatique stocke et exécute des instructions utilisées pour réaliser les étapes de traitement et/ou de calcul ci-dessus. Comme illustré sur la figure 4, le système informatique 22 comprend par exemple une mémoire 26 couplée à un bus 24, ainsi qu'un processeur programmable 28, ce dernier pouvant être un microprocesseur ou un processeur d'unité centrale. La mémoire 26 peut être, par exemple, un disque dur ou une mémoire morte (ROM) , ou une mémoire DRAM ou RAM ou un élément de stockage magnétique. Des instructions correspondant à l'algorithme de traitement et de calcul exposé ci- dessus peuvent être stockées dans une zone de la mémoire 26. Les données à traiter (provenant des spectres acquis) peuvent être stockées dans une mémoire 30 de données. Les données spectrales peuvent être acheminées depuis la mémoire 30 via le bus 24 pour être traitées suivant les instructions de traitement et de calcul stockées dans la zone mémoire 26.
Il est possible de déterminer les conditions dans lesquelles un filtre permet d'obtenir, pour une géométrie de détecteur donnée, un nombre Nplc de coups dans le pic d'absorption total de chaque spectre le plus grand possible.
Cette détermination va être présentée en faisant les hypothèses d'un filtre 2 changé tous les jours, à 24 heures, situé à une distance imposée d=0,8 mm du capot de la diode 8 (d'efficacité 40%). De plus', l'activité volumique des différents radioéléments est considérée comme constante au cours du temps pendant la durée d'un spectre élémentaire.
Le calcul de Npιc va d'abord être présenté en supposant le débit de prélèvement d'air constant au cours du temps. Aux hypothèses précédentes est ajoutée l'hypothèse du débit constant au cours du temps. Ceci implique que le colmatage du filtre est suffisamment faible pour que la perte de charge induite soit négligeable devant celle due au filtre vierge.
On a :dnf=NvQdt-λnfdt (3) d ' où af ≈ ji . e-λt) + af°e-λt avec :
- af = activité du radioélément considéré sur le filtre à l'instant t (1er de chaîne),
- Av= activité volumique du radioélément considéré
(constante Vtε[o,T]).
- af = activité du radioélément considéré a t=0 (début d'acquisition du spectre) = activité du radioélément considéré a t=T (fin d'acquisition du spectre précédent) .
Dans le pic d'absorption totale, Npic est donné par une expression similaire à l'équation (2) déjà donnée ci-dessus :
AVQ ->.τ
Npic = ε(E)r a 1 - λT^ 4 +- a Ff 0 i — λT λT
où ε, F, Ta, Q, af ont la signification déjà donnée précédemment .
Le terme à optimiser, correspondant à l'apport d'aérosol pendant le comptage du spectre en cours, est donc :
Figure imgf000024_0001
et donc, en fonction de la surface du filtre S
Npic=KQ(S)xε(E,S) . L'efficacité dans le pic d'absorption totale (p a t) peut s'exprimer comme : ε (E, S) = Kd(E)xεtotale(E, S) , p a t avec : - Kd(E) = caractéristique de la diode obtenue par εp a t'E) étalonnage : Kd(E) = — , où : εtotale<E)
* ε p a t(E) = mesurée avec une source étalon de géométrie bien connue,
* ε totale = calculée dans cette même géométrie par la méthode de Monte-Carlo.
- εtotale(E, S) = efficacité totale calculée dans la géométrie du filtre de surface S à la distance d du capot de la diode par la méthode de Monte-Carlo.
Pour des filtres de diamètre variant entre quelques centimètres et quelques dizaines de centimètres, il n'y a pas d'expression analytique simple. ε totale^' S) peut donc être déterminé en le calculant, par la méthode de Monte-Carlo, pour des filtres centrés sur la diode et pour des diamètres d variant de 2 à 40 cm. Les résultats sont donnés dans le tableau I ci-dessous.
TABLEAU I
Figure imgf000026_0001
La figure 3 représente un montage électrique analogue au montage aeraulique écoulement 4-filtre 2- turbine 18.
Or, aux bornes du générateur, (turbine 18) : ΔP=ΔP0-rtQ avec :
- ΔP = dépression aux bornes de la turbine (=ΔP0 pour un débit nul) ,
- rt = résistance aeraulique de la -turbine, et aux bornes des "résistances" :
ΔP=(rtp+Rf)Q,
Figure imgf000027_0001
avec :
- rtp = "résistance" aeraulique de la tête de prélèvement,
- Rf = "résistance" du filtre, constante au cours du temps puisque Q=f (t)=Cte,
or : Rf = — (en effet, si l'on double la surface du S filtre, la résistance est divisée par deux) ,
ΔP0 d ' où Q = rtP + rt + | '
Si l'on met un filtre "infini" (ce qui est équivalent à pas de filtre sur la tête de prélèvement) , on a alors un débit maximum Qmax :
ΔP0 Qmax = r + r~ rtp + Et et si l'on met un petit filtre, on a alors un débit minimum Qrain :
Figure imgf000028_0001
Une expérience en vraie grandeur, sur plusieurs jours, a permis d'obtenir les valeurs suivantes : - Qmax=140 m3, h"1 conforme aux données du constructeur, - Qmin=57,2 m3, h"1 pour Smin=28,27 cm2 soit φ=6cm, d'où les courbes I, II, III en pointillés de la figure 4 donnant le nombre de coups (en unité arbitraire) dans le pic d'absorption totale en fonction du diamètre du filtre, respectivement à E=60keV, E=600keV et E=6000keV.
On constate un optimum pour : φ=9cm, soit S=64cm2.
Le calcul de Npic va maintenant être présenté dans le cas d'un débit variable au cours du temps.
Si le débit de prélèvement d'air varie au cours du temps (cas réel) , on ne peut pas intégrer directement l'équation différentielle (3). Il faut d'abord trouver l'expression :
Q=f (t)
On a' vu précédemment que :
ΔPn Q - - ° rt + rtp + Rf
Or Q décroît avec t, car Rf croît avec T, cause de 1 ' empoussièrement du filtre.
Rf = + αe ^) avec : - Rf, = "résistance" aeraulique du filtre vierge,
- αe : "résistance" aeraulique due à l'épaisseur e de poussière déposée sur le filtre.
L'expression (4), loi linéaire, est choisie a priori. Une expérience de confirmation a été faite en superposant au filtre de très faibles épaisseurs de papier poreux dans une gamme de perte de charge, conforme à la réalité.
On constate bien, aux incertitudes de mesure près, que :
Rf-Rç. = e
On a donc
ΔPn
Q
+ rttP + %
D'autre part, on a vu que k k0
Rf = - , donc Rf = —
d'où a = - - S
On a donc
ΔP0
Q = k + αne rt + ∑tP + '
S d'autre part, à un instant t: - dv≈Qdt, d'où dm=τQdt, et en supposant la poussière répartie de façon homogène sur le filtre de surface S : dm=pSde=τQdt, avec : - dm = variation de masse de poussière sur le filtre pendant le temps dt, - p= masse volumique de la poussière,
- τ= empoussièrement de l'air prélevé
Figure imgf000030_0001
et : -αAo- çA2 + (r + r + _knL|e ΔPn 0τ_ t = 0 ,
2S -\ tp S ) pS en supposant e=0 à t=0 (début de prélèvement d'air) Donc : -• -
αoe _
Figure imgf000030_0002
Figure imgf000030_0003
soit :
Figure imgf000030_0004
avec :
- Qo = débit initial,
Figure imgf000030_0005
Les courbes débit = f(t) et ΔP=f(t) montrent l'évolution réelle au cours du temps pour 3 tailles de filtre :
- φ = 10 cm les 30 premières heures,
- φ = 8 cm les 34 heures suivantes,
- φ = 6 cm les 28 dernières heures.
On constate sur la figure 5 que les courbes expérimentales (courbe I) et théoriques (courbe II) se suivent remarquablement, confirmant les hypothèses faites .
Si le radioélément est de période suffisamment longue pour négliger la décroissance radioactive sur le filtre, on a alors :
Figure imgf000031_0001
d! où
Figure imgf000031_0002
Le terme à optimiser, correspondant à l'apport d'aérosol pendant le comptage du spectre en cours, est donc :
Figure imgf000031_0003
Soit, en fonction de S
Figure imgf000031_0004
Sur la figure 4, les courbes I', II', III' en trait plein (respectivement pour E=60keV, E=600keV et E=6000keV) donnant NPiC=f(S), montrent un optimum pour φ=10cm, soit S=78,54 cm2.
L'optimum est déplacé vers les φ plus grands : le colmatage est d'autant plus sensible que le filtre est petit, et donc s ' empoussière vite. Le terme correctif de variation du débit est négligeable dès que φ≥14cm et reste faible jusque φ≈δcm. Si le radioélément n'est pas de période longue, on supposera, cette fois, que le débit Q=Qo (1+at ) ~ιn peut être approché par la formule : at
Q = Qo l ~
Ceci est valable si 1 ' empoussièrement est faible et donc, on vient de le voir, si φ>6cm au moins. On a alors : at dnf = NVQ0| 1 jdt - λnfdt
d ' où
-λt
AVQQ af = -λt t + n^e -λt λ λ
Donc le terme à optimiser, correspondant à l'apport d'aérosol pendant le comptage du spectre, est :
Figure imgf000032_0001
On constate sur la figure 6 sur laquelle Npic =f(d) (Npic en unités arbitraires et d en cm) pour différents T (pour E=600keV ; courbe I : T=0,01h ; courbe II : T=lh ; courbe III : T=100h) , que les courbes sont très proches et que l'optimum correspond bien, même pour des périodes courtes de quelques minutes, à φ≈lOcm.
L'étude précédente a été conduite pour un taux d ' empoussièrement d'environ 10""2mg.m"3, constant pendant toute l'étude.
L'optimum va bien sûr dépendre de ce taux d' empoussièrement . Il est de φ≈9 cm si 1 ' empoussièrement est négligeable, puisqu'on retrouve alors un débit constant au cours du temps. Par contre, si 1 ' empoussièrement est plus important, on augmente la taille du filtre pour que la perte de charge reste acceptable.
Les courbes de la figure 7 montrent pour Eγ=600keV l'évolution de cet optimum en fonction de 1 ' empoussièrement : les courbes I, II, III, IV correspondent respectivement à un empoussièrement égal à 0,1, 10 et 100. La valeur 1 de ce paramètre d1 empoussièrement est représentatif de 1 ' empoussièrement moyen du site sur lequel la mesure a été faite.
Par conséquent, une taille optimale du filtre semble obtenue pour un diamètre sensiblement compris entre 8cm et 12cm, ou entre 9cm et 10cm. Pour d'autres géométries de détecteur (distance détecteur filtre comprise entre quelques dixièmes de mm et quelques cm, par exemple entre 0,2mm et 10cm), le diamètre optimum du filtre sera compris, approximativement, entre 5cm et 20 cm ou entre 5 cm et 40cm.
On notera pour finir que les références 3 et 9 désignent, sur la figure 1, des parois séparant le détecteur 8 du flux d'air circulant soit dans le réservoir 12 soit dans la conduite 4. La paroi 3 est, par exemple, en aluminium ou en plastiqué rigide. La paroi 9 est, par exemple, en aluminium ou en inox. Ces parois sont transparentes aux rayonnements à détecter. Elles permettent un meilleur fonctionnement du dispositif de détection en évitant que des filets d'air ne viennent au contact du détecteur et perturbent les spectres obtenus, par exemple par des vibrations.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de spectrometrie γ, comportant :
- des moyens pour recevoir un filtre, - des premiers moyens de détection permettant de fournir un signal représentatif d'au moins un radioélément déposé sur un filtre installé sur, ou dans, les moyens pour recevoir le filtre,
- un réservoir pour recevoir . .une atmosphère à contrôler,
- des seconds moyens de détection permettant de délivrer un signal représentatif de la radioactivité d'une atmosphère à contrôler introduite dans le réservoir.
2. Dispositif selon la revendication 1, les premier et second moyens de détection étant confondus.
3. Dispositif selon l'une des revendication 1 ou 2, les premiers et/ou les seconds moyens de détection comportant un détecteur au germanium ou à 1 ' iodure de sodium.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comportant en outre des moyens pour réaliser un spectre représentatif d'au moins un radioélément présent sur un filtre disposé sur, ou dans, les moyens pour recevoir le filtre, et de la radioactivité γ de l'atmosphère du réservoir.
5. Dispositif selon la revendication 4, comportant en outre des moyens pour déterminer l'activité volumique d'aérosols déposés sur le filtre.
6. Dispositif selon la revendication 5, comportant en outre des moyens pour déterminer la radioactivité γ des gaz contenus dans le réservoir.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre des moyens pour calculer, pour chaque radioélément, la contribution à son activité d'au moins l'espèce supérieure de n ordres (n:>l) audit radioélément dans une chaîne de filiation menant au moins jusqu' audit radioélément.
8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, comportant en outre comporter des moyens pour réaliser une pluralité de spectres de durée T et des moyens pour déterminer si la durée T, ou temps d'accumulation, des spectres est trop large, ou pas.
9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6 ou 8, comportant des moyens pour réaliser une pluralité de k ( k>^2 ) spectres d'une durée T et pour réaliser la sommation d'un spectre d'ordre k aux k-1 spectres précédents.
10. Dispositif selon la revendication 9, comportant en outre des moyens pour :
- calculer l'activité volumique d'un élément, d'une part à partir du spectre d'ordre k, et d'autre part à partir de la somme des k-1 spectres précédents,
- et pour comparer les activités volumiques ainsi obtenues .
11. Dispositif selon les revendication 9 ou 10, comportant en outre des moyens pour éliminer du spectre somme toute contribution d'au moins un pic du spectre d'ordre k.
12. Dispositif selon la revendication 11, comportant en outre des moyens pour calculer, à partir du spectre somme traité, l'activité volumique d'au moins un radioélément.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, les moyens pour recevoir un filtre étant prévus pour un filtre de diamètre compris entre 5cm et 20cm.
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, les moyens pour recevoir un filtre étant prévus pour un filtre de diamètre compris entre 8cm et 12cm.
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, les moyens pour recevoir un filtre étant prévus pour un filtre de diamètre compris entre 9cm et 10cm.
16. Procédé de spectrometrie γ d'une atmosphère dans lequel on détermine d'une part l'activité volumique des aérosols radioactifs de l'atmosphère qui se déposent sur un filtre, qu'une partie de l'atmosphère traverse, et d'autre part l'activité volumique d'une autre partie de l'atmosphère introduite dans un réservoir.
17. Procédé selon la revendication 16, un même détecteur de rayonnement γ fournissant un signal représentatif, d'une part des aérosols déposés sur le filtre et, d'autre part, de la radioactivité γ de l'atmosphère introduite dans le réservoir.
18. Procédé selon l'une des revendications 16 ou 17, dans lequel on réalise au moins un spectre représentatif, d'une part, d'au moins un radioélément présent sur le filtre et, d'autre part, de la radioactivité de l'atmosphère du réservoir.
19. Procédé de spectrometrie γ mettant en oeuvre un dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 et comportant les étapes suivantes : - positionner un filtre sur les moyens pour recevoir un filtre, - envoyer une atmosphère à contrôler sur le filtre et dans le réservoir,
- réaliser au moins un spectre représentatif d'une part d'au moins un radioélément présent sur le filtre et, d'autre part, de la radioactivité de l'atmosphère du réservoir .
20. Procédé selon la revendication 19, comportant en outre une détermination de l'activité volumique d'aérosols déposés sur le filtre.
21. Procédé selon la revendication 19 ou 20, comportant en outre une détermination de la radioactivité du gaz contenu dans le réservoir.
22. Procédé selon l'une des revendications 16 à 18 ou selon la revendication 20, comportant les étapes suivantes :
- calculer l'activité sur le filtre à la fin du spectre, pour chaque radioélément,
- calculer, pour chaque radioélément, la contribution à son activité d'au moins l'espèce de rang immédiatement supérieure dans une chaîne de filiation menant au moins jusqu 'audit radioélément.
23. Procédé selon la revendication 22, comportant en outre la détermination de la contribution à l'activité du radioélément d'au moins l'espèce supérieure de deux ordres audit radioélément dans une chaîne de filiation menant au moins jusqu 'audit radioélément .
24. Procédé selon la revendication 22, comportant en outre la détermination de la contribution à l'activité du radioélément d'au moins l'espèce supérieure de n ordre (n _2) audit radioélément dans une chaîne de filiation menant au moins jusqu 'audit radioélément .
25. Procédé selon l'une des revendications 16 à 24, dans lequel on réalise une pluralité de spectres d'une durée T et dans lequel on détermine si la durée T, ou temps d'accumulation des spectres, est trop longue ou pas, cette durée T étant réduite à T ' <T si le T est jugé trop longue.
26. Procédé selon la revendication 25, dans lequel on détermine si la durée T est trop longue, ou pas, en fonction d'un signal provenant d'un détecteur sensible à la radioactivité.
27. Procédé selon la revendication 25, dans lequel on détermine si la durée T est trop longue, ou pas, en fonction d'une valeur de l'activité volumique globale ou d'au moins un radioélément.
28. Procédé selon l'une des revendications 16 à
27, dans lequel on réalise une pluralité de k spectres d'une durée T, et dans lequel on réalise la sommation d'un spectre, dit d'ordre k, à k-1 spectres réalisés précédemment .
29. Procédé selon la revendication 28, dans lequel :
- on calcule l'activité volumique d'un élément d'une part à partir du spectre d'ordre k et d'autre part à partir de la somme des k-1 spectres précédents, - on compare les activités volumiques ainsi calculées.
30. Procédé selon la revendication 28 ou 29, comportant en outre une étape de traitement du spectre somme pour en éliminer toute contribution d'au moins un pic du spectre d'ordre k.
31. Procédé selon la revendication 27, comportant en outre : - la détermination de l'activité volumique d'au moins un radioélément à partir du spectre résultant de la somme des k premiers spectres,
- la détermination de l'activité volumique de ce même radioélément à partir du spectre d'ordre k,
- on soustrait les deux activités volumiques ainsi déterminées .
32. Procédé selon la revendication 30 ou 31, comportant en outre une étape de détermination, à partir du spectre somme traité, de l'activité volumique d'au moins un radioélément.
33. Procédé selon l'une des revendications 16 à 32, le filtre ayant un diamètre compris entre 5cm et 40cm.
34. Procédé selon l'une des revendications 16 à
32, le filtre ayant un diamètre compris entre 8cm et 12cm.
35. Procédé selon l'une des revendications 16 à 32, le filtre ayant un diamètre compris entre 9cm et 10cm.
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