WO2010103049A1 - Detecteur de rayonnement gamma, procede de fabrication et utilisation associes - Google Patents

Detecteur de rayonnement gamma, procede de fabrication et utilisation associes Download PDF

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WO2010103049A1
WO2010103049A1 PCT/EP2010/053049 EP2010053049W WO2010103049A1 WO 2010103049 A1 WO2010103049 A1 WO 2010103049A1 EP 2010053049 W EP2010053049 W EP 2010053049W WO 2010103049 A1 WO2010103049 A1 WO 2010103049A1
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WO
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collector
emitter
radiation
detector
insulator
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/053049
Other languages
English (en)
Inventor
Hubert Carcreff
Loïc BARBOT
Ludo Vermeeren
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
Studiecentrum Voor Kernenergie/Centre D'etude De L'energie Nucleaire
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00—Measuring neutron radiation
    • G01T3/006—Measuring neutron radiation using self-powered detectors (for neutrons as well as for Y- or X-rays), e.g. using Compton-effect (Compton diodes) or photo-emission or a (n,B) nuclear reaction

Definitions

  • the invention relates to the field of measurement of radiation inside nuclear reactors, and more particularly to the field of measurement of gamma radiation inside nuclear reactors.
  • a given volume of gas is between two electrodes, anode and a cathode.
  • electric charges are created in the gas volume.
  • the charges are collected by the electrodes polarized by a given voltage.
  • the total charge recovered per unit of time may be proportional to the incident particle flux.
  • the gamma radiation field is very intense and the ionization chambers are not suitable for all measurement environments.
  • Calorimetric measurement methods are a second way to measure gamma radiation in a nuclear reactor.
  • calorimetry is complex and difficult to implement. Indeed, it is based on a precise measurement of a temperature increase of a small nucleus of matter. Moreover, the calorimeters are rather bulky and can, by their size, provide a measurement that is not local.
  • gamma radiation detectors known as gamma collectrons
  • Collectron is understood to mean a gamma radiation detector in which gamma radiation produces, by activation of a part of the detector, called a transmitter, a short-lived radionuclide whose emission provides without the aid of an external energy source. , an electric current used for measurement.
  • the electric current supplied is, as a first approximation, proportional to the gamma radiation flux to which the detector is subjected.
  • the main difference with ion chambers and calorimeters is their near insensitivity to fast neutrons.
  • an electrical insulator separates the collector and the emitter.
  • the emitter, the collector and the insulator are machined and mounted into each other.
  • the known method of manufacture of this type of detector, by mechanical assembly, requires machined parts with a very high accuracy. Nevertheless, mechanical tolerances are inevitable to mount the assembly, resulting in a gap between the emitter and the insulator whose effect is detrimental to the measurement.
  • the contacts between the elements of the detector are therefore not satisfactory.
  • the contact between the surface of the insulator 161 and the surface of the emitter 141 is not continuous.
  • machining parts can cause defects or irregularities on the surface of the transmitter, some of which are likely to spread inside the material and weaken the transmitter, especially when manipulations to mount the detector.
  • the current may exhibit instability.
  • a manufacturing method in which the emitter and the collector are machined and mounted one inside the other.
  • the insulation is made by injecting a powder between the emitter and the collector.
  • the invention aims to provide a radiation detector, including gamma, which overcomes at least one of the disadvantages of the prior art above.
  • a radiation detector is proposed, characterized in that it comprises:
  • a transmitter capable of emitting electrons in response to radiation
  • an insulator separating the collector and the emitter; the emitter being produced by casting the molten material and subsequent solidification, so that the emitter is in intimate contact with the insulator.
  • the contact between the elements of the detector is improved, which has the consequence that the current obtained is stable.
  • An advantage of such a radiation detector is that it allows the measurement of radiation flux, in particular gamma, very low.
  • a detector according to the invention has the advantage of being simple, small, robust. Another advantage is that the detector reacts instantaneously to radiation flux variations.
  • the emitter, the insulator and the collector are concentric. ;
  • the collector is a tube inside which are located the insulator and the emitter in this order, the collector being made of a material transparent to the radiation;
  • the collector is composed of an outer tube and a central core, the insulator separating the emitter from the central core and the outer tube, the collector being made of a material transparent to the radiation, and the central core being electrically connected to the outer tube;
  • the transmitter is made of bismuth, the stainless steel collector and the alumina insulation.
  • the method further comprises the step of providing a central core forming another portion of the collector;
  • the collector is made of stainless steel, the alumina insulation and the bismuth emitter.
  • One of the advantages of this method is that it does not require the manipulation of a powder or the machining of the emitter.
  • the contact between the different elements of the detector is optimal, and the structure of the insulator and the transmitter are homogeneous.
  • the invention then allows the use of bismuth for a gamma radiation detector, whereas it was previously little used, although it is very advantageous for this application.
  • the sensitivity of a transmitter to bismuth is sufficiently high to gamma radiation. This makes it possible to measure low radiation fluxes while keeping dimensions making it possible to consider the measurement as local.
  • FIG. 1 is a longitudinal section of a first embodiment of a detector according to the invention
  • FIG. 2 is a longitudinal section of a second embodiment of a detector according to the invention
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an exemplary method according to the invention
  • FIG. 4a shows the state of contact between the surface of an insulator and the surface of a transmitter in a detector according to the prior art
  • FIG. 4b shows the state of contact between the surface of an insulator and the surface of a transmitter in a detector according to the invention
  • FIG. 5 is a graph showing the current supplied by three detectors according to one embodiment of the invention as a function of time.
  • FIG. 6 is a graph showing the current measured across two so-called wired detectors of the state of the prior art.
  • the detector is advantageously a gamma radiation detector, but it will be understood that the invention can also be applied to a neutron radiation detector.
  • the gamma radiation detector 1 mainly comprises:
  • a transmitter 14 capable of emitting electrons in response to gamma radiation
  • a collector 12 capable of collecting the electrons thus emitted
  • the detector has, for example, a length of 64 mm for an external diameter of the order of 3 mm and for an emitter having a diameter of order of 2 mm. The measurement can therefore be considered as one-off.
  • the detector 1 is placed inside a nuclear reactor where gamma radiation is emitted.
  • the emitter 14 When a gamma radiation reaches the emitter 14, the latter interacts with this radiation and emits electrons that the collector 12 or 121, 122 collects.
  • the emitter 14 and the collector 12 or 121, 122 act as electrodes. An electric current, generated by the flow of electrons between the emitter 14 and the collector 12 or 121, 122, then appears between the electrodes.
  • the detector 1 also comprises a cable 18 in two parts. The first part is connected to the emitter 14 and the second part to the collector 12 or 121, 122. This cable 18 is connected to a measuring device for measuring the delivered current whose intensity is a function of the gamma radiation flux.
  • the emitter 14 is in intimate contact with the insulator 16. To obtain this intimate contact, as will be seen in more detail below, the emitter 14 is produced by casting the subsequent melt and solidification material.
  • the intimate contact between the emitter 14 and the insulator 16 allows a stability of the current produced hitherto impossible to obtain with this type of detector.
  • the casting of the transmitter also makes it possible to overcome the constraints of machining and mechanical adjustment of the parts necessary for the manufacture of known detectors.
  • the emitter 14, the insulator 16 and the collector 12 or 121, 122 may be concentric.
  • the detector 1 can be in a coaxial form.
  • the collector 12 may be a tube inside which the insulator 16 and the emitter 14 are located in this order, the collector 12 being made of a material that is transparent to gamma radiation (see FIG. 1). .
  • This first embodiment is called "wired".
  • the collector 121, 122 is composed of an outer tube 121 and a central core 122, the insulator 16 separating the emitter 14 from the central core 122 and the outer tube 121, the collector 121, 122 being a material transparent to gamma radiation (see Figure 2) and the central core 122 being electrically connected to the outer tube 121.
  • This second embodiment is called "tubular".
  • the second embodiment is advantageous because it improves the amplitude of the current while maintaining a small footprint. Even if one wishes to increase the amplitude of the current in the detector (and consequently increase the volume of the transmitter to increase the number of electrons emitted), it is preferable to keep for the transmitter on the one hand a length and on the other hand a characteristic magnitude of the cross section (the radius in the case of a circular cylinder ( Figure 1) and the thickness in the case of a ring ( Figure 2)) relatively weak.
  • the elongation of the transmitter beyond a certain length no longer allows local measurements.
  • Increasing the characteristic size of the cross-section makes it possible to preserve the local character of the measurement, but part of the transmitter is then useless.
  • the collector to collect electrons it is still necessary that the electrons can exit the transmitter. This is possible when the characteristic magnitude of the section of the emitter (for example the radius for a circular section) does not exceed the average path of the electrons created. When this characteristic quantity exceeds the average path of these electrons, only the material at the periphery contributes to the emission of electrons.
  • the electrons having interacted with the gamma radiation and located in the material of the emitter at the periphery are collected preferentially by the outer tube 121 and the electrons having interacted with the gamma radiation lying further in. the thickness of the tube and emitted inward are collected preferentially by the core 122.
  • the geometry of the detector 1 (FIG. 2) of the "tubular" embodiment allows a sensitivity greater than that of the geometry of the detector 1 (FIG. 1) of the embodiment "Wired". For example, it was measured that this ratio could reach about 1, 8.
  • the emitter 14 may have a high atomic number, preferably greater than 73.
  • the emitter 14 may be bismuth, platinum, lead, tantalum, tungsten, or an alloy of lead and calcium.
  • Bismuth has the advantage over other possible materials of being less sensitive to neutron radiation, radiation also present in the environment in which the detector 1 is used. Indeed, bismuth 209 ( 209 Bi) is the stable element with the highest atomic number of the Mendeleyev table. It has a very high gamma radiation attenuation coefficient while its radiative capture cross section for thermal neutrons is very low.
  • the detector 1, whose emitter 14 is bismuth is therefore insensitive to neutron radiation.
  • the collector 12 may be made of stainless steel so as to obtain a small thickness while maintaining sufficient strength.
  • the insulator 16 may be a gas, for example helium, or alumina (Al2O3).
  • FIG. 3 shows, in parallel, two implementations of a method of manufacturing the detector 1 according to the invention.
  • the emitter 14 in fusion inside the insulator 16, the emitter 14 being in a material capable of emitting electrons in response to gamma radiation, and the emitter 14 solidifying on cooling.
  • the casting of the emitter 14 inside the insulator 16 makes it possible to obtain an intimate contact between the surface 161 of the insulator 16 and the surface 141 of the emitter 14.
  • This intimate contact the surface 141 of the transmitter 14 fits perfectly and intimately the surface 161 of the insulator 16 on a major part of the insulator 16 and continuously.
  • the transmitter is homogeneous.
  • Insulator 16, both in gaseous form and alumina, has a homogeneous structure.
  • the casting of the emitter 14 in the insulator 16 does not cause propagation of defects inside the insulator 16.
  • the tube 12, 121, the insulator 16 and the emitter 14 are concentric.
  • the second implementation further includes the step of:
  • the gamma radiation detector 1 according to the invention can be used for the local measurement of gamma radiation inside a nuclear reactor and is particularly suitable for safety or even safety measures in the reactor cores.
  • FIG. 5 shows the current supplied by three detectors according to the second embodiment of the invention. The supplied currents are greater than 9.10 "8 A. Moreover, there is no significant variation in the amplitude of the currents during the whole time of the measurement (here 18 hours).
  • Figure 6 shows the current provided by two wire detectors of the prior art to the invention. The currents supplied are less than 6.10 "8 A. Also, there is a relatively large decrease in the amplitude of the current at the beginning of use (from 0 to about 3 hours) .This decay is greater than 15% compared to the initial amplitude.

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Abstract

Détecteur (1) de rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend : un émetteur (14) apte à émettre des électrons en réponse à un rayonnement, un collecteur (12; 121, 122) apte à collecter les électrons ainsi émis; et un isolant (16) séparant le collecteur (12; 121, 122) et l'émetteur (14); l'émetteur (14) étant susceptible d'être produit par coulage du matériau en fusion et solidification ultérieure, de sorte que l'émetteur (14) soit en contact intime avec l'isolant (16).

Description

DÉTECTEUR DE RAYONNEMENT GAMMA, PROCEDE DE FABRICATION ET UTILISATION ASSOCIES
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine de la mesure de rayonnement à l'intérieur de réacteurs nucléaires, et plus particulièrement le domaine de la mesure de rayonnement gamma à l'intérieur de réacteurs nucléaires.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Aujourd'hui, afin de mesurer les flux gamma issus de sources radioactives, il est connu d'utiliser une chambre d'ionisation.
Dans une telle chambre d'ionisation, un volume de gaz donné est compris entre deux électrodes, une anode et une cathode. Sous l'effet de rayonnements gamma incidents, des charges électriques sont créées dans le volume de gaz. Les charges sont collectées par les électrodes polarisées par une tension électrique donnée. La charge totale récupérée par unité de temps peut être proportionnelle au flux de particules incidentes. Cependant, dans un réacteur nucléaire en fonctionnement, le champ de rayonnement gamma est très intense et les chambres d'ionisation ne sont pas adaptées à tous les environnements de mesure.
Les méthodes de mesure calorimétrique constituent une deuxième façon de mesurer le rayonnement gamma dans un réacteur nucléaire.
Cependant, la calorimétrie est complexe et délicate à mettre en œuvre. En effet, celle-ci est basée sur une mesure précise d'une augmentation de température d'un petit noyau de matière. De plus, les calorimètres sont assez volumineux et peuvent, de par leur encombrement, fournir une mesure qui ne soit pas locale.
Les mesures par détecteurs de rayonnement gamma, dit collectrons gamma, permettent des mesures locales et constituent un moyen complémentaire de mesurer le rayonnement gamma dans un réacteur nucléaire.
On entend par collectron un détecteur de rayonnement gamma dans lequel les rayonnements gamma produisent par activation d'une partie du détecteur, appelée émetteur, un radionucléide à vie courte dont l'émission fournit, sans l'aide d'une source d'énergie extérieure, un courant électrique utilisé pour la mesure.
Le courant électrique fourni est, en première approximation, proportionnel au flux de rayonnement gamma auquel le détecteur est soumis. La principale différence avec les chambres d'ionisation et les calorimètres, est leur quasi insensibilité aux neutrons rapides.
En général, un isolant électrique sépare le collecteur et l'émetteur.
Lors de la fabrication du détecteur, l'émetteur, le collecteur et l'isolant sont usinés et montés les uns dans les autres. La méthode de fabrication connue de ce type de détecteur, par assemblage mécanique, nécessite des pièces usinées avec une très grande précision. Néanmoins, les tolérances mécaniques sont inévitables pour pouvoir monter l'ensemble, entraînant un espace entre l'émetteur et l'isolant dont l'effet est pénalisant sur la mesure.
Les contacts entre les éléments du détecteur ne sont donc pas satisfaisants. Comme le montre la figure 4a, le contact entre la surface de l'isolant 161 et la surface de l'émetteur 141 n'est pas continu. En plus du jeu mécanique dû aux tolérances, l'usinage des pièces peut engendrer des défauts ou irrégularités à la surface de l'émetteur, dont certains sont susceptibles de se propager à l'intérieur du matériau et fragiliser l'émetteur, notamment lors de manipulations visant à monter le détecteur.
De plus, le courant peut présenter une instabilité.
Également, certains matériaux susceptibles d'être choisis pour former l'émetteur sont difficiles à usiner.
Dans un autre domaine technique, concernant la détection de rayonnement neutronique, on utilise un procédé de fabrication dans lequel l'émetteur et le collecteur sont usinés et montés l'un dans l'autre. L'isolant est réalisé par injection d'une poudre entre l'émetteur et le collecteur.
Cependant, la manipulation d'une poudre est peu aisée, et le contact entre les différents éléments du détecteur reste non optimal
(proche de celui montré sur la figure 4a), car l'injection de poudre ne permet pas d'obtenir un isolant dont la structure est homogène. La qualité des mesures n'est donc pas optimale.
PRESENTATION DE L'INVENTION
L'invention a pour but de proposer un détecteur de rayonnement, notamment gamma, qui permet de pallier au moins un des inconvénients de la technique antérieure ci-dessus.
A cet effet, on propose, selon l'invention, un détecteur de rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un émetteur apte à émettre des électrons en réponse à un rayonnement,
- un collecteur apte à collecter les électrons ainsi émis ; et
- un isolant séparant le collecteur et l'émetteur ; l'émetteur étant produit par coulage du matériau en fusion et solidification ultérieure, de sorte que l'émetteur soit en contact intime avec l'isolant .
Le contact entre les éléments du détecteur est amélioré, ce qui a pour conséquence que le courant obtenu est stable.
Un avantage d'un tel détecteur de rayonnement est qu'il permet la mesure de flux de rayonnement, notamment gamma, très faible.
Un détecteur selon l'invention a l'avantage d'être simple, petit, robuste. Un autre avantage est que le détecteur réagit de manière instantanée aux variations de flux de rayonnement.
D'autres caractéristiques optionnelles et non limitatives sont :
- l'émetteur, l'isolant et le collecteur sont concentriques. ;
- le collecteur est un tube à l'intérieur duquel sont situés l'isolant et l'émetteur dans cet ordre, le collecteur étant en un matériau transparent au rayonnement ;
- le collecteur est composé d'un tube externe et d'une âme centrale, l'isolant séparant l'émetteur de l'âme centrale et du tube externe, le collecteur étant en un matériau transparent au rayonnement, et l'âme centrale étant reliée électriquement au tube externe ;
- l'émetteur est en bismuth, le collecteur en inox et l'isolant en alumine.
On propose également, selon l'invention, un procédé de fabrication d'un tel détecteur comprenant les étapes consistant à :
- fournir un tube formant au moins une partie du collecteur en un matériau transparent à un rayonnement ;
- fournir un isolant aux dimensions interne du tube de manière à recouvrir le collecteur sur une grande majorité de sa surface interne et de manière à pouvoir recevoir l'émetteur ; - couler l'émetteur en fusion à l'intérieur de l'isolant, l'émetteur étant en un matériau apte à émettre des électrons en réponse au rayonnement, et l'émetteur se solidifiant en refroidissant ; le tube, l'isolant et l'émetteur étant concentriques. D'autres caractéristiques optionnelles et non limitatives d'un tel procédé sont :
- le procédé comprend en outre l'étape consistant à fournir une âme centrale formant une autre partie du collecteur ;
- le collecteur est en inox, l'isolant en alumine et l'émetteur en bismuth.
Un des avantages de ce procédé est qu'il ne nécessite pas la manipulation d'une poudre, ni l'usinage de l'émetteur.
De plus, grâce au procédé de fabrication selon l'invention, le contact entre les différents éléments du détecteur est optimal, et la structure de l'isolant et de l'émetteur sont homogènes.
L'invention permet alors l'utilisation du bismuth pour un détecteur de rayonnement gamma, alors qu'il était jusque là peu utilisé, bien qu'il soit très avantageux pour cette application.
La sensibilité d'un émetteur au bismuth est suffisamment élevée au rayonnement gamma. Ceci permet de mesurer des flux de rayonnement faibles tout en gardant des dimensions permettant de considérer la mesure comme locale.
PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages sortiront de la description qui suit en référence aux dessins donnés à titre illustratif et non limitatif, parmi lesquels :
- la figure 1 est une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un détecteur selon l'invention ; - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'un détecteur selon l'invention ;
- la figure 3 est un schéma illustrant un exemple de procédé selon l'invention ; - la figure 4a montre l'état de contact entre la surface d'un isolant et la surface d'un émetteur dans un détecteur selon l'art antérieur ;
- la figure 4b montre l'état du contact entre la surface d'un isolant et la surface d'un émetteur dans un détecteur selon l'invention ;
- la figure 5 est un graphe montrant le courant fourni par trois détecteurs selon un mode de réalisation de l'invention en fonction du temps ; et
- la figure 6 est un graphe montrant le courant mesuré aux bornes de deux détecteurs dit filaires de l'état de la technique antérieure.
Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence aux figures 1 et 2, un détecteur 1 de rayonnement selon l'invention sera décrit ci-après.
Dans les développements qui suivent, le détecteur est avantageusement un détecteur de rayonnement gamma, mais on comprendra que l'invention peut s'appliquer également à un détecteur de rayonnement neutronique.
Le détecteur 1 de rayonnement gamma comprend principalement :
- un émetteur 14 apte à émettre des électrons en réponse à un rayonnement gamma, - un collecteur 12 (figure 1 ) ou 121 , 122 (figure 2) apte à collecter les électrons ainsi émis ; et
- un isolant 16 séparant le collecteur 12 ou 121 , 122 et l'émetteur 14. Le détecteur a, par exemple, une longueur de 64 mm pour un diamètre externe de l'ordre de 3 mm et pour un émetteur ayant un diamètre de l'ordre de 2 mm. La mesure peut donc être considérée comme ponctuelle.
En fonctionnement, le détecteur 1 est placé à l'intérieur d'un réacteur nucléaire où des rayonnements gamma sont émis.
Lorsqu'un rayonnement gamma atteint l'émetteur 14, ce dernier interagit avec ce rayonnement et émet des électrons que le collecteur 12 ou 121 , 122 collecte. L'émetteur 14 et le collecteur 12 ou 121 , 122 jouent le rôle d'électrodes. Un courant électrique, généré par la circulation d'électrons entre l'émetteur 14 et le collecteur 12 ou 121 , 122, apparaît alors entre les électrodes.
Le détecteur 1 comprend également un câble 18 en deux parties. La première partie est connectée à l'émetteur 14 et la deuxième partie au collecteur 12 ou 121 , 122. Ce câble 18 est relié à un appareil de mesure permettant de mesurer le courant délivré dont l'intensité est fonction du flux de rayonnement gamma.
L'émetteur 14 est en contact intime avec l'isolant 16. Pour obtenir ce contact intime, comme on le verra plus en détail dans la suite, l'émetteur 14 est produit par coulage du matériau en fusion et solidification ultérieure.
Le contact intime entre l'émetteur 14 et l'isolant 16 permet une stabilité du courant produit jusque là impossible à obtenir avec ce type de détecteur. Le coulage de l'émetteur permet également de s'affranchir des contraintes d'usinage et d'ajustement mécanique des pièces nécessaires pour la fabrication de détecteurs connus.
L'ajustement mécanique étant minimisé, ceci permet de contrôler parfaitement les dimensions de l'émetteur 14.
L'émetteur 14, l'isolant 16 et le collecteur 12 ou 121 , 122 peuvent être concentriques.
Ainsi, le détecteur 1 peut se présenter sous une forme coaxiale.
Selon un premier mode de réalisation, le collecteur 12 peut être un tube à l'intérieur duquel sont situés l'isolant 16 et l'émetteur 14 dans cet ordre, le collecteur 12 étant en un matériau transparent au rayonnement gamma (voir figure 1 ). Ce première mode de réalisation est dit « filaire ».
Selon un deuxième mode de réalisation, le collecteur 121 , 122 est composé d'un tube 121 externe et d'une âme 122 centrale, l'isolant 16 séparant l'émetteur 14 de l'âme 122 centrale et du tube externe 121 , le collecteur 121 , 122 étant en un matériau transparent au rayonnement gamma (voir figure 2) et l'âme centrale 122 étant reliée électriquement au tube externe 121. Ce deuxième mode de réalisation est dit « tubulaire ».
Bien que le premier mode de réalisation soit déjà satisfaisant, le deuxième mode de réalisation est avantageux, car il permet d'améliorer l'amplitude du courant tout en conservant un encombrement restreint. Même si l'on souhaite augmenter l'amplitude du courant dans le détecteur (et par conséquent augmenter le volume de l'émetteur pour augmenter le nombre d'électrons émis), il est préférable de garder pour l'émetteur d'une part une longueur et d'autre part une grandeur caractéristique de la section transversale (le rayon dans le cas d'un cylindre à base circulaire (figure 1 ) et l'épaisseur dans le cas d'un anneau (figure 2)) relativement faibles.
En effet, l'allongement de l'émetteur au-delà d'une certaine longueur ne permet plus des mesures locales. L'augmentation de la grandeur caractéristique de la section transversale permet de conserver le caractère local de la mesure, mais une partie de l'émetteur est alors inutile. En effet, pour que le collecteur puisse collecter des électrons, encore faut-il que les électrons puissent sortir de l'émetteur. Ceci est possible quand la grandeur caractéristique de la section de l'émetteur (par exemple le rayon pour une section circulaire) ne dépasse pas le parcours moyen des électrons créés. Lorsque cette grandeur caractéristique dépasse le parcours moyen de ces électrons, seule la matière en périphérie contribue à l'émission d'électrons. Dans le deuxième mode de réalisation, les électrons ayant interagi avec le rayonnement gamma et se situant dans la matière de l'émetteur en périphérie sont collectés préférentiellement par le tube 121 externe et les électrons ayant interagi avec le rayonnement gamma se situant plus en profondeur dans l'épaisseur du tube et émis vers l'intérieur sont collectés préférentiellement par l'âme 122 centrale.
Ainsi, pour une même quantité de matière pour l'émetteur 14, la géométrie du détecteur 1 (figure 2) du mode de réalisation « tubulaire » permet une sensibilité supérieure à celle de la géométrie du détecteur 1 (figure 1 ) du mode de réalisation « filaire ». Il a été, par exemple, mesuré que ce rapport pouvait atteindre 1 ,8 environ.
L'émetteur 14 peut être de numéro atomique élevé, de préférence supérieur à 73. Par exemple, l'émetteur 14 peut être en bismuth, en platine, en plomb, en tantale, en tungstène, ou en un alliage de plomb et calcium.
Le bismuth présente l'avantage par rapport aux autres matériaux possibles d'être moins sensible à un rayonnement neutronique, rayonnement également présent dans l'environnement dans lequel le détecteur 1 est utilisé. En effet, le bismuth 209 (209Bi) est l'élément stable présentant le numéro atomique le plus élevé de la table de Mendeleïev. Il possède un coefficient d'atténuation de rayonnement gamma très élevé alors que sa section efficace de capture radiative pour les neutrons thermiques est très faible.
Le détecteur 1 , dont l'émetteur 14 est en bismuth est donc peu sensible aux rayonnements neutroniques.
Le collecteur 12 peut être en inox de façon à obtenir une épaisseur faible tout en conservant une solidité suffisante. L'isolant 16 peut être en un gaz, par exemple l'hélium, ou en alumine (AI2O3).
La figure 3 montre, en parallèle, deux mises en œuvre d'un procédé de fabrication du détecteur 1 selon l'invention.
Ces mises en œuvre du procédé comprennent les étapes consistant à :
- fournir E1 un tube formant le collecteur 12 dans le cas du premier mode de réalisation du détecteur ou au moins une partie 121 du collecteur dans le cas du deuxième mode de réalisation du détecteur ; - fournir E3 un isolant 16 aux dimensions interne du tube 12 ou
121 , 122, de manière à recouvrir le collecteur 12 ou 121 , 122 sur une grande majorité de sa surface interne et de manière à pouvoir recevoir l'émetteur 14 ;
- couler E4 l'émetteur 14 en fusion à l'intérieur de l'isolant 16, l'émetteur 14 étant en un matériau apte à émettre des électrons en réponse au rayonnement gamma, et l'émetteur 14 se solidifiant en refroidissant.
- finaliser E5 le détecteur 1 en fournissant un câble 18 en deux parties, la première partie étant connectée à l'émetteur 14 et la deuxième partie au collecteur 12 ou 121 , 122.
Comme illustré sur la figure 4b, le coulage de l'émetteur 14 à l'intérieur de l'isolant 16 permet d'obtenir un contact intime entre la surface 161 de l'isolant 16 et la surface 141 de l'émetteur 14. Dans ce contact intime, la surface 141 de l'émetteur 14 épouse parfaitement et intimement la surface 161 de l'isolant 16 sur une majeure partie de l'isolant 16 et de manière continue. Il n'y a pas de défauts et l'émetteur est homogène. L'isolant 16, à la fois sous forme gazeuse et alumine, est de structure homogène. Le coulage de l'émetteur 14 dans l'isolant 16 n'engendre pas de propagation de défauts à l'intérieur de l'isolant 16. Le tube 12, 121 , l'isolant 16 et l'émetteur 14 sont concentriques. La deuxième mise en œuvre comprend en outre l'étape consistant à :
- fournir E2 une âme centrale 122 formant une autre partie 122 du collecteur pour un détecteur selon le deuxième mode de réalisation.
Le détecteur 1 de rayonnement gamma selon l'invention peut être utilisé pour la mesure locale de rayonnement gamma à l'intérieur d'un réacteur nucléaire et est particulièrement adapté aux mesures de sécurité voire de sûreté dans les cœurs de réacteurs. La figure 5 montre le courant fourni par trois détecteurs selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. Les courants fournis sont supérieurs à 9.10"8A. De plus, il n'y a pas de variation importante de l'amplitude des courants pendant tout le temps de la mesure (ici 18 heures). La figure 6 montre le courant fourni par deux détecteurs filaires de la technique antérieure à l'invention. Les courants fournis sont inférieurs à 6.10"8A. Aussi, il y a une décroissance relativement importante de l'amplitude du courant en début d'utilisation (de 0 à 3 heures environ). Cette décroissance est supérieure à 15% par rapport à l'amplitude initiale.
Cette comparaison montre que les détecteurs selon l'invention présentent l'avantage sur ceux de la technique antérieure de fournir des courants d'amplitudes plus importantes et plus constantes. Ils réagissent de manière quasi instantanée aux variations de flux de rayonnement.
Bien que la description ait été rédigée en rapport avec un détecteur de rayonnement gamma, celle-ci peut être aisément adaptée par l'homme du métier à un détecteur de rayonnement neutronique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Détecteur (1 ) de rayonnement, caractérisé en ce qu'il comprend : - un émetteur (14) apte à émettre des électrons en réponse à un rayonnement,
- un collecteur (12 ; 121 , 122) apte à collecter les électrons ainsi émis ; et
- un isolant (16) séparant le collecteur (12 ; 121 , 122) et l'émetteur (14); l'émetteur (14) étant produit par coulage du matériau en fusion et solidification ultérieure, de sorte que l'émetteur (14) soit en contact intime avec l'isolant (16).
2. Détecteur (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel l'émetteur
(14), l'isolant (16) et le collecteur (12 ; 121 , 122) sont concentriques.
3. Détecteur (1 ) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le collecteur (12) est un tube à l'intérieur duquel sont situés l'isolant (16) et l'émetteur (14) dans cet ordre, le collecteur (12) étant en un matériau transparent au rayonnement.
4. Détecteur (1 ) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le collecteur (121 , 122) est composé d'un tube (121 ) externe et d'une âme (122) centrale, l'isolant (16) séparant l'émetteur (14) de l'âme (122) centrale et du tube (121 ) externe, le collecteur (121 , 122) étant en un matériau transparent au rayonnement, et l'âme centrale (122) étant reliée électriquement au tube externe (121 ).
5. Détecteur (1 ) de rayonnement selon les revendications 1 à 4, dans lequel l'émetteur (14) est en bismuth, le collecteur en inox et l'isolant (16) en alumine.
6. Procédé de fabrication d'un détecteur (1 ) de rayonnement selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant les étapes consistant à :
- fournir (E1 ) un tube (12, 121 ) formant au moins une partie du collecteur (12 ; 121 , 122) en un matériau transparent à un rayonnement ;
- fournir (E3) un isolant (16) aux dimensions interne du tube (12 ; 121 , 122), de manière à recouvrir le collecteur (12 ; 121 , 122) sur une grande majorité de sa surface interne et de manière à pouvoir recevoir l'émetteur (14) ; - couler (E4) l'émetteur (14) en fusion à l'intérieur de l'isolant
(16), l'émetteur étant en un matériau apte à émettre des électrons en réponse au rayonnement, et l'émetteur se solidifiant en refroidissant ; le tube (12, 121 ), l'isolant (16) et l'émetteur (14) étant concentriques.
7. Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre l'étape consistant à :
- fournir E2 une âme centrale (122) formant une autre partie du collecteur (121 , 122).
8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel le collecteur (12 ; 121 , 122) est en inox, l'isolant en alumine et l'émetteur (14) en bismuth.
9. Utilisation d'un détecteur (1 ) de rayonnement selon l'une des revendications 1 à 5 pour la mesure locale de rayonnement à l'intérieur d'un réacteur nucléaire.
10. Utilisation selon la revendication 9 d'un détecteur (1 ) de rayonnement selon la revendication 5, pour la mesure locale de rayonnement gamma à l'intérieur d'un réacteur nucléaire.
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