EP0454584B1 - Procédé et dispositif de décontamination par décapage ionique - Google Patents
Procédé et dispositif de décontamination par décapage ionique Download PDFInfo
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- EP0454584B1 EP0454584B1 EP19910401101 EP91401101A EP0454584B1 EP 0454584 B1 EP0454584 B1 EP 0454584B1 EP 19910401101 EP19910401101 EP 19910401101 EP 91401101 A EP91401101 A EP 91401101A EP 0454584 B1 EP0454584 B1 EP 0454584B1
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- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
- G21F9/005—Decontamination of the surface of objects by ablation
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
Definitions
- the present invention relates to a decontamination method and device.
- the object of the present invention is to remedy the above drawbacks.
- the invention uses a sputtering technique to decontaminate a polluted object, and a substrate, or collector, to collect the contaminating material.
- the present invention relates first of all to a method of decontaminating an object whose surface is polluted by a material contaminant, process characterized in that at least part of the surface is covered by an enclosure, in that this part taken for target is etched by cathode sputtering, and in that the contaminant material thus removed is collected, on a substrate contained in the enclosure.
- the object can be, at least superficially, electrically conductive.
- the target is brought to a high voltage in absolute, continuous and negative value with respect to the earth.
- the object can, on the contrary, be electrically insulating.
- the substrate is electrically conductive and an alternating electric voltage, of high maximum value and of high frequency (for example of the 'around 10 MHz).
- the substrate acts as an antenna.
- a relative displacement of the substrate is also carried out relative to the object in order to successively strip a plurality of parts of the contaminated surface.
- sputtering is also advantageous because it is possible to deposit, after etching of the surface and over the residual contaminating material, a thin layer of a material, for example chromium, making it possible to ensure containment of this residual contaminating material and therefore biological protection.
- the stripping carried out can be completed by covering the stripped surface with a protective layer allowing the confinement of the residual material, this covering being produced by sputtering from a target which is made of the material constituting the protective layer. .
- the enclosure can be provided to cover the entire surface to be decontaminated, the surface for decontaminating the substrate being greater than or equal to the surface to be decontaminated.
- the enclosure when the enclosure is made of an electrically conductive material, it is possible to use, as substrate, the enclosure itself or, more exactly, the internal wall of this enclosure. This makes it possible to decontaminate a large number of parts placed in the enclosure, the latter receiving the contaminating material from each of these parts.
- the enclosure can be provided to be placed on the surface to be decontaminated, thus covering part of the latter for the decontamination of this covered part.
- the device which is the subject of the invention may further comprise means for relative displacement of the enclosure and the substrate with respect to the object in order to successively etch a plurality of parts of the contaminated surface.
- the surface to be decontaminated taken as a target, is then earthed, the substrate is given a shape almost identical to that of the enclosure and a continuous and positive high voltage is applied to this substrate.
- the substrate may include a support and an electrically conductive thin film which covers this support.
- the invention makes it possible to capture and fix the contaminating material which has been removed, on a thin film which forms a protective screen from simple shape and reduced surface area, which facilitates the subsequent conditioning of this contaminating material which has been removed, while the known techniques mentioned above do not make it possible to fix the contaminating material removed by these techniques.
- the present invention makes it possible to decontaminate not only flat surfaces but also surfaces which are not completely flat, for example mechanical parts which include weld beads, and even non-flat surfaces, such as profiled parts.
- the substrate can follow the shape of the enclosure and be close to it, that is to say have walls close to the walls of the enclosure, to avoid pollution of the latter during decontamination.
- the device which is the subject of the present invention may further comprise means capable of creating a magnetic field which is perpendicular to the electric field generated in the space between the substrate and the surface to be decontaminated during sputtering and which increases the density. of ions in this space and therefore the speed of spraying.
- the device according to the invention which is schematically shown in Figure 1, is intended to decontaminate a metal part 2 whose surface 4 is flat and has been contaminated with a polluting material 5, for example a radioactive material.
- This device allows sputtering of the surface 4 which, in the example shown, is grounded.
- this device could also be used to decontaminate an electrically insulating object superficially covered by an electrically conductive layer which would have been polluted and it is this conductive layer that is grounded.
- the device schematically represented in FIG. 1 comprises a bell-shaped enclosure 6 which can be made of an electrically insulating material such as for example glass or, on the contrary, of an electrically conductive material such as for example steel or l 'aluminum.
- the enclosure 6 is also earthed (case of FIG. 1).
- the device also includes pumping means 8 which are provided to create a vacuum in the enclosure 6.
- This vacuum can be primary or secondary depending on the precise objective sought (spraying speed, heavy or light pickling products, vapor pressure of these products).
- the pumping means can comprise a vane pump.
- the vane pump can be supplemented by a turbomolecular pump for example.
- the device also comprises means 10 provided for introducing into the enclosure 6 a plasma generating gas, for example argon, under low pressure, of the order of 1 Pa for example.
- a plasma generating gas for example argon
- the device also comprises an electrically conductive subsrat 12, for example made of steel stainless.
- This substrate 12 which is placed in the enclosure 6, is intended to collect the polluting material and also plays the role of electrode. It substantially follows the shape of the enclosure and its walls are close to the walls of this enclosure: they are a few centimeters apart, for example from 2 to 3 cm for an enclosure whose diameter is of the order of 30 cm.
- the device further comprises means 14 provided for bringing the substrate 12 to a positive positive high voltage.
- the substrate 12 is of course not in contact with the surface 4.
- the enclosure 6 rests against the surface 4 by means of sealing means 16, such as an O-ring for example, which make it possible to maintain the vacuum in the enclosure 6.
- the means 14 are electrically connected to the substrate 12 via an electrical conductor 22 which is fixed to the substrate 6 by means not shown and which passes through the top of the enclosure 6 by a sealed passage 24, this passage also being electrically insulating when the enclosure is electrically conductive.
- the conductor 22 is immobilized in this sealed passage and thus supports the substrate 12.
- the substrate 12 is brought to a high positive potential with respect to the part of the surface 4 which is covered by the enclosure 6 and which here plays the role of target.
- a plasma is created between the substrate and the target.
- This target is bombarded with positive ions from the plasma.
- the device shown in FIG. 1 can be moved by placing it successively above these parts of the surface 4.
- a conventional remote control arm 28 can be used which supports the enclosure 6.
- the device when the part 2 is mobile, the device is kept fixed and the part 2 is made to pass in front of this device in order to successively decontaminate the different parts of the surface 4.
- the vacuum is broken in the enclosure 6, the device is moved relative to the part to be decontaminated or this part relative to the device, so as to place this device in the -above the next part and we re-create the vacuum in enclosure 6.
- FIG. 2 Another device according to the invention is schematically represented in FIG. 2.
- This other device is intended to decontaminate a metal part 2, the surface of which has been contaminated, for example, with radioactive material.
- the part rests on a flat surface 30. If the latter is electrically conductive, it is grounded and the part 2 rests on this surface 30 by through an electrically insulating support 31.
- the device of FIG. 2 comprises the enclosure which is earthed and which covers the part 2 to be decontaminated, the pumping means 8 and the means for introducing gas 10.
- the device also comprises the electrically conductive substrate 12 which , in the case of FIG. 2, no longer follows the shape of the enclosure 6 but has a planar shape and a surface greater than that of the part 2.
- the substrate 12 is placed opposite and close to the part 2 and it is suspended from the conductor 22 which, in the device of FIG. 2, is earthed.
- Decontamination also takes place by sputtering, the part 2 being brought to a continuous voltage, high in absolute and negative value, by suitable means 32 which are connected to the part 2 by means of an electrical conductor 33 which passes through the enclosure 6 through a sealed and electrically insulating passage 34.
- the substrate 12 that can be seen in FIG. 2 can optionally be covered, before starting the decontamination, with an electrically conductive protective film 26, intended to be compacted after having finished the decontamination.
- the substrate 12 is electrically insulating and the part 2 is decontaminated by bringing it to a high voltage in absolute, continuous and negative value relative to the earth.
- means 35 it is possible, for example, to use a set of magnetic bars positioned in an arrangement suitable for inducing a wear zone forming a closed geometric circuit. So that this wear zone is uniform over the entire surface of the part 2, means 36 are provided for animating the means 35 and therefore the magnetic field with an alternating translation movement.
- the means 35 can be used in the case of FIG. 1. These means 35 are then placed behind the part 2 (considering that the enclosure 6 is located in front of this part 2). This assumes that the material constituting the part 2 does not form a magnetic screen.
- the means 35 can be provided with means 36 of alternating translation, in order to have a homogeneous wear zone of the surface to be decontaminated.
- the means 35 In the case where the device of FIG. 1 is moved, the means 35 must also be moved so that they are always below the enclosure 6.
- the device shown diagrammatically in FIG. 1 can also be used with parts whose surface 4 to be decontaminated is not flat but for example curved or "uneven" (case of profiled parts).
- a flexible skirt is then used as the sealing means 16 which borders the lower part of the enclosure 6 and which thus connects this enclosure 6 to the surface 4 to be decontaminated, this skirt allowing the maintenance of a dynamic vacuum (with sufficiently powerful pumping means).
- the enclosure 6, which is electrically conductive, is grounded and acts as a substrate. It covers the part 2 to be decontaminated which still rests on the surface 30 by means of the insulating support 31.
- the part 2 is brought to a continuous and negative voltage, high in absolute value, by the biasing means 32, by the intermediate of the conductor 33 which, in the case of FIG. 4, crosses the surface 30 through a sealed and electrically insulating passage 34a.
- the pumping means 8 and the gas supply means 10 communicate with the interior of the enclosure 6 through the surface 30. By sputtering, the contaminating material torn from the surface of the part 2 is deposited on the wall internal enclosure 6.
- the part 2a which one wishes to decontaminate is electrically insulating. It also rests on the surface 30 (grounded) via the insulating support 31.
- the enclosure 6 grounded covers the part 2a and rests on the surface 30 by means of the sealing means 16.
- the substrate 12 is identical to that which is used in the device of FIG. 1 and therefore marries the made of the enclosure 6.
- Pumping means and means for supplying plasma gas are also provided in the device of FIG. 5.
- the substrate 12 is brought to an alternating voltage of radio frequency type, from 1 'order of 10 MHz for example, and of high maximum value, of the order of 1000 V for example.
- This voltage is supplied by polarization means 14a and applied to the substrate 12 by the conductor 22 which passes through the passage 24 and which supports the substrate 12.
- the substrate 12 is replaced by a conductive disc 12a which is brought to a negative high direct voltage using means. appropriate 40 which are connected to it via the electrical conductor 22.
- the disc 12a which then plays the role of target during sputtering, is made of the material of which the layer 38 is to be formed, for example chromium.
- This material is then torn from the disk 12a and projected onto the part of the surface 4 which is delimited by the enclosure 6, this part then playing the role of substrate.
- the device can still be moved relative to the part (or the part relative to the device) to successively cover different parts of the surface 4 with a protective layer.
- the disc 12a can be covered by an electrically insulating cover 44 intended to isolate this disc from the enclosure.
- the disk 12a playing the role of target is kept at a distance of the order of 2 to 3 cm from the surface 4 which acts as a substrate. .
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Description
- La présente invention concerne un procédé et un dispositif de décontamination.
- Elle s'applique notamment à la décontamination d'objets qui ont été pollués par des matériaux radioactifs.
- On connaît déjà des techniques permettant de décontaminer de tels objets.
- Ces techniques connues consistent à effectuer des frottis mécaniques ou électrolytiques des objets.
- Ces techniques connues présentent les inconvénients suivants :
- elles nécessitent l'utilisation d'effluents liquides,
- les produits contaminants se retrouvent dans ces effluents liquides ou sont dilués dans des gaz utilisés au cours de la mise en oeuvre de ces techniques,
- elles sont spécifiques des produits contaminants,
- elles dépendent de la nature des surfaces qui portent ces produits contaminants.
- La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents.
- A cet effet, l'invention utilise une technique de pulvérisation cathodique pour décontaminer un objet pollué, et un substrat, ou collecteur, pour recueillir le matériau contaminant.
- De façon précise, la présente invention concerne tout d'abord un procédé de décontamination d'un objet dont la surface est polluée par un matériau contaminant, procédé caractérisé en ce qu'on recouvre au moins une partie de la surface par une enceinte, en ce qu'on décape par pulvérisation cathodique cette partie prise pour cible, et en ce qu'on recueille le matériau contaminant ainsi enlevé, sur un substrat contenu dans l'enceinte.
- La présente invention présente les avantages suivants :
- elle utilise une pulvérisation cathodique, phénomène physique qui peut s'appliquer à tout type de dépôt contaminant et à tout type de surface portant ce dépôt,
- dans la présente invention, le transfert de matière contaminante se fait sous pression partielle de gaz, atome par atome, en ligne droite, et il y a donc une absence totale d'effluent.
- L'utilisation de la pulvérisation cathodique pour le nettoyage est connue en soi, voir GB-A-2159753 et DE-A-3114543. Dans ces documents aucune mesure spéciale n'est prise pour récupérer efficacement le matériau pulvérisé.
- L'objet peut être, au moins superficiellement, électriquement conducteur. Dans ce cas, selon un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention, la cible est portée à une tension élevée en valeur absolue, continue et négative par rapport à la terre.
- L'objet peut être, au contraire, électriquement isolant. Dans ce cas, selon un autre mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention, le substrat est électriquement conducteur et on applique à ce substrat une tension électrique alternative, de valeur maximale élevée et de grande fréquence (par exemple de l'ordre de 10 MHz). Dans ce cas, le substrat joue le rôle d'antenne.
- Selon un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention, on effectue en outre un déplacement relatif du substrat par rapport à l'objet afin de décaper successivement une pluralité de parties de la surface contaminée.
- L'utilisation de la pulvérisation cathodique est également avantageuse du fait qu'il est possible de déposer, après décapage de la surface et par dessus le matériau contaminant résiduel, une couche mince d'un matériau, par exemple du chrome, permettant d'assurer un confinement de ce matériau contaminant résiduel et donc une protection biologique.
- Plus précisément, on peut compléter le décapage réalisé en recouvrant la surface décapée d'une couche protectrice permettant le confinement du matériau résiduel, ce recouvrement étant réalisé par pulvérisation cathodique à partir d'une cible qui est faite de la matière constitutive de la couche protectrice.
- La présente invention concerne également un dispositif de décontamination d'un objet qui est, au moins superficiellement, électriquement conducteur et dont la surface est polluée par un matériau contaminant, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pulvérisation cathodique prévus pour décaper la surface prise pour cible, ces moyens de pulvérisation cathodique comportant :
- une enceinte prévue pour recouvrir au moins une partie de la surface à décontaminer,
- un substrat, destiné à recueillir le matériau contaminant enlevé par pulvérisation cathodique, ce substrat étant contenu dans l'enceinte et ayant une surface de collection supérieure ou égale à la surface de ladite partie,
- des moyens de polarisation prévus pour porter la cible à une tension élevée en valeur absolue, continue et négative par rapport à la terre,
- des moyens de pompage prévus pour mettre l'enceinte en dépression, et
- des moyens d'alimentation de l'enceinte en un gaz générateur de plasma.
- L'enceinte peut être prévue pour recouvrir la totalité de la surface à décontaminer, la surface de décontamination du substrat étant supérieure ou égale à la surface à décontaminer.
- Dans ce cas, lorsque l'enceinte est faite d'un matériau électriquement conducteur, on peut utiliser, en tant que substrat, l'enceinte elle-même ou, plus exactement, la paroi interne de cette enceinte. Ceci permet de décontaminer un nombre important de pièces placées dans l'enceinte, cette dernière recevant le matériau contaminant de chacune de ces pièces.
- Au contraire, l'enceinte peut être prévue pour être posée sur la surface à décontaminer, recouvrant ainsi une partie de cette dernière en vue de la décontamination de cette partie recouverte. Dans ce cas, le dispositif objet de l'invention peut comprendre en outre des moyens de déplacement relatif de l'enceinte et du substrat par rapport à l'objet afin de décaper successivement une pluralité de parties de la surface contaminée.
- On peut ainsi décontaminer des structures planes de dimensions très grandes par rapport à l'enceinte. De préférence, la surface à décontaminer, prise pour cible, est alors mise à la terre, on donne au substrat une forme quasi-identique à celle de l'enceinte et on applique à ce substrat une haute tension continue et positive.
- Le substrat peut comprendre un support et un film mince électriquement conducteur qui recouvre ce support.
- On voit donc que l'invention permet de capter et de fixer le matériau contaminant que l'on a enlevé, sur un film mince qui forme un écran protecteur de forme simple et de surface réduite, ce qui facilite le conditionnement ultérieur de ce matériau contaminant que l'on a enlevé, alors que les techniques connues mentionnées plus haut ne permettent pas de fixer le matériau contaminant enlevé par ces techniques.
- La présente invention permet de décontaminer non seulement des surfaces planes mais encore des surfaces qui ne sont pas totalement planes, par exemple des pièces mécaniques qui comportent des cordons de soudure, et même des surfaces non planes, telles que des pièces profilées.
- Le substrat peut épouser la forme de l'enceinte et être proche de celle-ci, c'est-à-dire avoir des parois proches des parois de l'enceinte, pour éviter la pollution de cette dernière lors de la décontamination.
- La présente invention concerne aussi un dispositif de décontamination d'un objet qui est électriquement isolant et dont la surface est polluée par un matériau contaminant, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pulvérisation cathodique prévus pour décaper la surface prise pour cible, ces moyens de pulvérisation cathodique comportant :
- une enceinte prévue pour recouvrir la surface à décontaminer,
- un substrat électriquement conducteur, destiné à recueillir le matériau contaminant enlevé par pulvérisation cathodique, ce substrat étant contenu dans l'enceinte et ayant une surface de collection supérieure ou égale à la surface à décontaminer,
- des moyens prévus pour appliquer au substrat une tension électrique alternative de valeur maximale élevée et de grande fréquence,
- des moyens de pompage prévus pour mettre l'enceinte en dépression, et
- des moyens d'alimentation de l'enceinte en un gaz générateur de plasma.
- Le dispositif objet de la présente invention peut comprendre en outre des moyens aptes à créer un champ magnétique qui est perpendiculaire au champ électrique engendré dans l'espace compris entre le substrat et la surface à décontaminer lors de la pulvérisation cathodique et qui fait augmenter la densité d'ions dans cet espace et donc la vitesse de pulvérisation.
- Lorsque ces moyens aptes à créer le champ magnétique sont animés d'un mouvement de translation alternée, la décontamination de la surface est homogène.
- La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après à titre purement indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention,
- les figures 2 à 5 illustrent schématiquement d'autres modes de réalisation particuliers du dispositif objet de l'invention, et
- la figure 6 illustre schématiquement le recouvrement d'une surface décontaminée conformément à la présente invention, par une couche mince de protection.
- Le dispositif conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté sur la figure 1, est destiné à décontaminer une pièce métallique 2 dont la surface 4 est plane et a été contaminée par un matériau polluant 5, par exemple un matériau radioactif.
- Ce dispositif permet la pulvérisation cathodique de la surface 4 qui, dans l'exemple représenté, est mise à la terre.
- Bien entendu, on pourrait également utiliser ce dispositif pour décontaminer un objet électriquement isolant superficiellement recouvert par une couche électriquement conductrice qui aurait été polluée et c'est cette couche conductrice que l'on mettrait à la terre.
- Le dispositif schématiquement représenté sur la figure 1 comprend une enceinte en forme de cloche 6 qui peut être faite d'un matériau électriquement isolant comme par exemple le verre ou, au contraire, d'un matériau électriquement conducteur comme par exemple l'acier ou l'aluminium.
- Dans ce dernier cas, l'enceinte 6 est également mise à la terre (cas de la figure 1).
- Le dispositif comprend aussi des moyens de pompage 8 qui sont prévus pour faire le vide dans l'enceinte 6.
- Ce vide peut être primaire ou secondaire suivant le but précis recherché (vitesse de pulvérisation, produits à décaper lourds ou légers, tension de vapeur de ces produits).
- Dans le cas où l'on souhaite réaliser un vide primaire, les moyens de pompage peuvent comprendre une pompe à palettes. Dans certaines configurations, la pompe à palette peut être complétée par une pompe turbomoléculaire par exemple.
- Le dispositif comprend également des moyens 10 prévus pour introduire dans l'enceinte 6 un gaz générateur de plasma, par exemple de l'argon, sous faible pression, de l'ordre de 1Pa par exemple.
- Le dispositif comprend aussi un subsrat 12 électriquement conducteur, par exemple en acier inoxydable. Ce substrat 12, qui est placé dans l'enceinte 6, est destiné à collecter le matériau polluant et joue également le rôle d'électrode. Il épouse sensiblement la forme de l'enceinte et ses parois sont proches des parois de cette enceinte : elles en sont distantes de quelques centimètres, par exemple de 2 à 3 cm pour une enceinte dont le diamètre est de l'ordre de 30 cm.
- Le dispositif comprend en outre des moyens 14 prévus pour porter le substrat 12 à une haute tension continue positive.
- Le substrat 12 n'est bien entendu pas en contact avec la surface 4.
- L'enceinte 6 repose contre la surface 4 par l'intermédiaire de moyens d'étanchéité 16, tels qu'un joint torique par exemple, qui permettent de maintenir le vide dans l'enceinte 6.
- Les moyens 14 sont électriquement reliés au substrat 12 par l'intermédiaire d'un conducteur électrique 22 qui est fixé au substrat 6 par des moyens non représentés et qui traverse le haut de l'enceinte 6 par un passage 24 étanche, ce passage étant également électriquement isolant lorsque l'enceinte est électriquement conductrice.
- Le conducteur 22 est immobilisé dans ce passage étanche et supporte ainsi le substrat 12.
- L'utilisation du dispositif schématiquement représenté sur la figure 1 va maintenant être expliquée.
- Le substrat 12 est porté à un potentiel élevé positif par rapport à la partie de la surface 4 qui est recouverte par l'enceinte 6 et qui joue ici le rôle de cible.
- Alors, il se crée un champ électrique entre ce substrat et la cible (mise à la terre).
- Par introduction du gaz générateur de plasma, on crée un plasma entre le substrat et la cible.
- Cette cible est bombardée par des ions positifs issus du plasma.
- En heurtant la cible, ces ions transfèrent leur énergie aux atomes superficiels de cette cible, qui sont alors éjectés et se déposent sur la paroi interne du substrat 12.
- Pour décontaminer successivement différentes parties de la surface 4, on peut déplacer le dispositif représenté sur la figure 1 en le plaçant successivement au-dessus de ces parties de la surface 4.
- Ceci est intéressant dans le cas où la pièce 2 est de grande taille et non transportable.
- Pour le déplacement du dispositif, on peut utiliser un bras de télé-opération classique 28 qui supporte l'enceinte 6.
- En variante, lorsque la pièce 2 est mobile, le dispositif est maintenu fixe et l'on fait défiler la pièce 2 devant ce dispositif afin de décontaminer successivement les différentes parties de la surface 4.
- Lorsque l'une des parties de la surface 4 a été décontaminée, on casse le vide dans l'enceinte 6, on déplace le dispositif par rapport à la pièce à décontaminer ou cette pièce par rapport au dispositif, de façon à placer ce dispositif au-dessus de la partie suivante et l'on refait le vide dans l'enceinte 6.
- Un autre dispositif conforme à l'invention est schématiquement représenté sur la figure 2. Cet autre dispositif est destiné à décontaminer une pièce métallique 2 dont la surface a été contaminée par exemple par un matériau radioactif. La pièce repose sur une surface plane 30. Si cette dernière est électriquement conductrice, elle est mise à la terre et la pièce 2 repose sur cette surface 30 par l'intermédiaire d'un support électriquement isolant 31.
- Le dispositif de la figure 2 comprend l'enceinte qui est mise à la terre et qui recouvre la pièce 2 à décontaminer, les moyens de pompage 8 et les moyens d'introduction de gaz 10. Le dispositif comprend aussi le substrat électriquement conducteur 12 qui, dans le cas de la figure 2, n'épouse plus la forme de l'enceinte 6 mais a une forme plane et une surface supérieure à celle de la pièce 2. Le substrat 12 est placé en regard et à proximité de la pièce 2 et il est suspendu au conducteur 22 qui, dans le dispositif de la figure 2, est mis à la terre.
- La décontamination a encore lieu par pulvérisation cathodique, la pièce 2 étant portée à une tension continue, élevée en valeur absolue et négative, par des moyens appropriés 32 qui sont reliés à la pièce 2 par l'intermédiaire d'un conducteur électrique 33 qui traverse l'enceinte 6 à travers un passage 34 étanche et électriquement isolant.
- Le substrat 12 que l'on voit sur la figure 2 peut éventuellement être recouvert, avant de commencer la décontamination, par un film de protection 26 électriquement conducteur, destiné à être compacté après avoir terminé la décontamination.
- Dans une variante de la figure 2, non représentée, le substrat 12 est électriquement isolant et l'on décontamine la pièce 2 en la portant à une tension élevée en valeur absolue, continue et négative par rapport à la terre.
- Pour augmenter la probabilité d'ionisation des atomes gazeux et donc augmenter la vitesse d'arrachement de matière à la surface de la cible (pièce 2), on peut utiliser, comme on le voit sur la figure 2, des moyens 35 qui sont placés en-dessous de la surface 30 et au niveau de la cible, et qui sont prévus pour créer un champ magnétique perpendiculaire au champ électrique engendré dans l'espace compris entre la cible et le substrat.
- En tant que moyens 35, on peut par exemple utiliser un ensemble de barreaux aimantés positionnés selon une disposition propre à induire une zone d'usure formant un circuit géométrique fermé. Afin que cette zone d'usure soit homogène sur toute la surface de la pièce 2, des moyens 36 sont prévus pour animer les moyen 35 et donc le champ magnétique d'un mouvement de translation alternée.
- Ceci suppose bien entendu que le matériau constitutif de la surface 30 ne forme pas un écran magnétique.
- Il est également possible d'utiliser les moyens 35 dans le cas de la figure 1. Ces moyens 35 sont alors placés derrière la pièce 2 (en considérant que l'enceinte 6 se trouve devant cette pièce 2). Ceci suppose que le matériau constitutif de la pièce 2 ne forme pas un écran magnétique. On peut munir les moyens 35 des moyens 36 de translation alternée, afin d'avoir une zone d'usure homogène de la surface à décontaminer.
- Dans le cas où l'on déplace le dispositif de la figure 1, il convient de déplacer également les moyens 35 de façon qu'ils se trouvent toujours au-dessous de l'enceinte 6.
- Ceci est par exemple réalisable en montant les moyens 35 (ou les moyens 36 et les moyens 35 lorsque les moyens 36 sont utilisés) sur des moyens de déplacement 37 et en utilisant des moyens d'asservissement non représentés qui permettent de conserver la position relative des moyens 35 et de l'enceinte 6, lorsque cette dernière est déplacée par le bras de télé-opération 28, en agissant sur les moyens de déplacement 37.
- Dans le cas du dispositif de la figure 1, si l'on dispose de moyens de pompage 8 suffisamment puissants, on peut se contenter de moyens 16 faiblement étanches et maintenir simplement un vide dynamique avec un taux de fuite sensiblement constant, ce qui permet de déplacer le dispositif par rapport à la surface 4 sans arrêter le processus de décontamination.
- Avec des moyens de pompage 8 suffisamment puissants, on peut aussi décontaminer, avec le dispositif schématiquement représenté sur la figure 1, une pièce 2 comportant des cordons de soudure, en se contentant de maintenir un vide dynamique lorsque les moyens d'étanchéité 16 se trouvent au-dessus d'un cordon de soudure.
- Le dispositif schématiquement représenté sur la figure 1 est également utilisable avec des pièces dont la surface 4 à décontaminer n'est pas plane mais par exemple courbe ou "accidentée" (cas de pièces profilées).
- Comme on le voit sur la figure 3, on utilise alors, en tant que moyens d'étanchéité 16, une jupe souple qui borde la partie inférieure de l'enceinte 6 et qui relie ainsi cette enceinte 6 à la surface 4 à décontaminer, cette jupe permettant le maintien d'un vide dynamique (avec des moyens de pompage suffisamment puissants).
- A titre purement indicatif et nullement limitatif, on peut, dans le cas de la figure 1, porter le substrat à une tension continue de l'ordre de +2000 V par rapport à la cible, en alimentant ce substrat par un courant de l'ordre de 60 mA, et établir dans l'enceinte une pression d'argon de l'ordre de 5 Pa ; on obtient alors, sans aide magnétique, une vitesse de décontamination de l'ordre de 0,06 nm/s et un taux de décontamination de l'ordre de 1/1000.
- Egalement à titre purement indicatif et nullement limitatif, on peut, dans le cas de la figure 2, appliquer à la cible 2 une puissance électrique de l'ordre de 10 W/cm², et établir dans l'enceinte une pression d'argon de l'ordre de 5 Pa ; on obtient alors, avec aide magnétique, une vitesse de décontamination de l'ordre de 2 nanomètres par seconde et un taux de décontamination de l'ordre de 1/10000.
- Dans le mode de réalisation particulier qui est schématiquement représenté sur la figure 4, l'enceinte 6, qui est électriquement conductrice, est mise à la terre et joue le rôle de substrat. Elle recouvre la pièce 2 à décontaminer qui repose encore sur la surface 30 par l'intermédiaire du support isolant 31. La pièce 2 est portée à une tension continue et négative, élevée en valeur absolue, par les moyens de polarisation 32, par l'intermédiaire du conducteur 33 qui, dans le cas de la figure 4, traverse la surface 30 à travers un passage étanche et électriquement isolant 34a. Les moyens de pompage 8 et les moyens d'alimentation en gaz 10 communiquent avec l'intérieur de l'enceinte 6 à travers la surface 30. Par pulvérisation cathodique, le matériau contaminant arraché à la surface de la pièce 2 se dépose sur la paroi interne de l'enceinte 6.
- Dans le mode de réalisation particulier schématiquement représenté sur la figure 5, la pièce 2a que l'on veut décontaminer est électriquement isolante. Elle repose encore sur la surface 30 (mise à la terre) par l'intermédiaire du support isolant 31.
- L'enceinte 6 mise à la terre recouvre la pièce 2a et repose sur la surface 30 par l'intermédiaire des moyens d'étanchéité 16. Le substrat 12 est identique à celui qui est utilisé dans le dispositif de la figure 1 et épouse donc la forme de l'enceinte 6. Des moyens de pompage et des moyens d'alimentation en gaz plasmagène sont encore prévus dans le dispositif de la figure 5. Dans ce dispositif, le substrat 12 est porté à une tension alternative de type radio-fréquence, de l'ordre de 10 MHz par exemple, et de valeur maximale élevée, de l'ordre de 1000 V par exemple. Cette tension est fournie par des moyens de polarisation 14a et appliquée au substrat 12 par le conducteur 22 qui traverse le passage 24 et qui supporte le substrat 12. Dans ce dispositif on peut encore utiliser les moyens magnétiques 35 et les moyens de déplacement 36 dont il a été question plus haut.
- Après avoir décontaminé la surface 4 d'une pièce 2 contaminée (figure 6), on peut, si nécessaire, recouvrir cette surface d'une couche de protection biologique 38 qui recouvre ainsi le matériau contaminant susceptible de se trouver encore sur la surface 4.
- Pour ce faire, on utilise encore un dispositif du genre de ceux qui ont été décrits plus haut, mais dans ce cas, le substrat 12 est remplacé par un disque 12a conducteur qui est porté à une haute tension continue négative à l'aide de moyens appropriés 40 qui lui sont reliés par l'intermédiaire du conducteur électrique 22.
- Dans ce cas, la surface 4 ainsi que l'enceinte 6, lorsque cette dernière est électriquement conductrice, sont encore mises à la terre.
- De plus, le disque 12a qui joue alors le rôle de cible au cours de la pulvérisation cathodique, est fait du matériau constitutif de la couche 38 que l'on veut former, par exemple du chrome.
- Ce matériau est alors arraché au disque 12a et projeté sur la partie de la surface 4 qui est délimitée par l'enceinte 6, cette partie jouant alors le rôle de substrat.
- Si nécessaire, on peut encore déplacer le dispositif par rapport à la pièce (ou la pièce par rapport au dispositif) pour recouvrir successivement différentes parties de la surface 4 d'une couche protectrice.
- Le disque 12a peut être recouvert par un couvercle électriquement isolant 44 prévu pour isoler ce disque de l'enceinte.
- Pour obtenir un recouvrement convenable de la surface 4 par la couche protectrice, il est préférable que le disque 12a jouant le rôle de cible soit maintenu à une distance de l'ordre de 2 à 3 cm de la surface 4 qui joue le rôle de substrat.
Claims (16)
- Procédé de décontamination d'un objet (2, 2a) dont la surface est polluée par un matériau contaminant, procédé caractérisé en ce qu'on recouvre au moins une partie de la surface par une enceinte (6), en ce qu'on décape par pulvérisation cathodique cette partie prise pour cible, et en ce qu'on recueille le matériau contaminant ainsi enlevé, sur un substrat (12) contenu dans l'enceinte.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet (2) est, au moins superficiellement, électriquement conducteur et en ce que la cible est portée à une tension élevée en valeur absolue, continue et négative par rapport à la terre.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet est, au moins superficiellement, électriquement conducteur, en ce que le substrat est électriquement conducteur et en ce que le substrat est porté à une tension élevée, continue et positive par rapport à l'objet.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet (2a) est électriquement isolant, en ce que le substrat (12) est électriquement conducteur et en ce qu'on applique à ce substrat une tension électrique alternative, de valeur maximale élevée et de grande fréquence.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on effectue en outre un déplacement relatif du substrat (12) par rapport à l'objet (2) afin de décaper successivement une pluralité de parties de la surface contaminée.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on recouvre la surface décapée d'une couche protectrice (38) permettant le confinement du matériau résiduel, ce recouvrement étant réalisé par pulvérisation cathodique à partir d'une cible (12a) qui est faite de la matière constitutive de la couche protectrice.
- Dispositif de décontamination d'un objet (2) qui est, au moins superficiellement, électriquement conducteur et dont la surface est polluée par un matériau contaminant, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pulvérisation cathodique prévus pour décaper la surface prise pour cible, ces moyens de pulvérisation cathodique comportant :- une enceinte (6) prévue pour recouvrir au moins une partie de la surface à décontaminer,- un substrat (12), destiné à recueillir le matériau contaminant enlevé par pulvérisation cathodique, ce substrat étant contenu dans l'enceinte et ayant une surface de collection supérieure ou égale à la surface de ladite partie,- des moyens (32) de polarisation prévus pour porter la cible à une tension élevée en valeur absolue, continue et négative par rapport à la terre,- des moyens (8) de pompage prévus pour mettre l'enceinte en dépression, et- des moyens (10) d'alimentation de l'enceinte en un gaz générateur de plasma.
- Dispositif de décontamination d'un objet (2) qui est, au moins superficiellement, électriquement conducteur et dont la surface est polluée par un matériau contaminant, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pulvérisation cathodique prévus pour décaper la surface prise pour cible, ces moyens de pulvérisation cathodique comportant :- une enceinte (6) prévue pour recouvrir au moins une partie de la surface à décontaminer,- un substrat (12) électriquement conducteur, destiné à recueillir le matériau contaminant enlevé par pulvérisation cathodique, ce substrat étant contenu dans l'enceinte et ayant une surface de collection supérieure ou égale à la surface de ladite partie,- des moyens (14) de polarisation prévus pour porter le substrat à une tension élevée, continue et positive par rapport à l'objet,- des moyens (8) de pompage prévus pour mettre l'enceinte en dépression, et- des moyens (10) d'alimentation de l'enceinte en un gaz générateur de plasma.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'enceinte (6) est prévue pour recouvrir la totalité de la surface à décontaminer, la surface de décontamination du substrat étant supérieure ou égale à la surface à décontaminer.
- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'enceinte (6) est électriquement conductrice et en ce que le substrat est constitué par la paroi interne de cette enceinte.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'enceinte (6) est prévue pour être posée sur la surface à décontaminer, recouvrant ainsi une partie de cette dernière en vue de la décontamination de cette partie recouverte.
- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (28) de déplacement relatif de l'enceinte (6) et du substrat (12) par rapport à l'objet (2) afin de décaper successivement une pluralité de parties de la surface contaminée.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le substrat comprend un support (12) et un film mince (26) électriquement conducteur qui recouvre ce support.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7, 8, 9, et 11, caractérisé en ce que le substrat (12) épouse la forme de l'enceinte (6) et est proche de cette enceinte.
- Dispositif de décontamination d'un objet (2a) qui est électriquement isolant et dont la surface est polluée par un matériau contaminant, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pulvérisation cathodique prévus pour décaper la surface prise pour cible, ces moyens de pulvérisation cathodique comportant :- une enceinte (6) prévue pour recouvrir la surface à décontaminer,- un substrat (12) électriquement conducteur, destiné à recueillir le matériau contaminant enlevé par pulvérisation cathodique, ce substrat étant contenu dans l'enceinte et ayant une surface de collection supérieure ou égale à la surface à décontaminer,- des moyens (14a) prévus pour appliquer au substrat une tension électrique alternative de valeur maximale élevée et de grande fréquence,- des moyens (8) de pompage prévus pour mettre l'enceinte en dépression, et- des moyens (10) d'alimentation de l'enceinte en un gaz générateur de plasma.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (35) aptes à créer un champ magnétique qui est perpendiculaire au champ électrique engendré dans l'espace compris entre le substrat (12) et la surface à décontaminer lors de la pulvérisation cathodique et qui fait augmenter la densité d'ions dans cet espace.
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