FR2488766A1 - Accelerateur d'electrons - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES D'ACCELERATION DE PARTICULES. L'ACCELERATEUR D'ELECTRONS FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE COMPORTANT UNE ENCEINTE DE PROTECTION CONTRE LA RADIATION DANS LAQUELLE SONT DISPOSES UNE CHAMBRE A VIDE AVEC UNE FENETRE DE SORTIE, UN DISPOSITIF DE BALAYAGE AU MOYEN D'UN FAISCEAU ELECTRONIQUE, AINSI QUE DES POMPES A VIDE ET UN DISPOSITIF DE MESURE ET DE CONTROLE DE LA DEPRESSION RELIES A LADITE CHAMBRE A VIDE, ET EST CARACTERISE EN CE QUE L'ENCEINTE 10 DE PROTECTION CONTRE LA RADIATION COMPORTE UNE CLOISON 12 QUI, EN ASSOCIATION AVEC LA CHAMBRE A VIDE 1, DIVISE DE FACON ETANCHE LADITE ENCEINTE EN DEUX COMPARTIMENTS 14, 15, DANS L'UN DESQUELS SE TROUVE LA FENETRE DE SORTIE 2 DE LA CHAMBRE A VIDE 1, ET DANS L'AUTRE, LE DISPOSITIF 8 DE BALAYAGE AU MOYEN DU FAISCEAU ELECTRONIQUE, LES POMPES A VIDE 3 ET LE DISPOSITIF 5 DE MESURE ET DE CONTROLE DE LA DEPRESSION. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX ACCELERATEURS D'ELECTRONS INDUSTRIELS UTILISES PAR EXEMPLE POUR LE TRAITEMENT CHIMIQUE DE MATERIAUX PAR IRRADIATION.

Description

La présente invention concerne les techniques d'accélération de particules et a notamment pour objet un accélérateur d'électrons.

On connait un accélérateur d'électrons (voir le brevet américain publié en 1969 sous le NO 3433947) comportant une chambre à vide enfermée dans un écran et munie d'un dispositif de balayage au moyen d'un faisceau électronique et d'une fenêtre de sortie constituée par une feuille laissant passer le faisceau d'électrons vers l'atmosphère. Devant la fenêtre de sortie se déplace l'objet qu'on veut irradier au moyen du faisceau d'électrons. Pour créer et maintenir le vide requis dans le volume vidé de l'accélérateur, la chambre à vide est reliée à l'aide d'une conduite à une pompe à vide.La conduite communique avec la chambre à vide à travers un orifice réalisé dans la paroi de celle-ci, une plaque de plomb d'un pouce environ 2,54 cm d'épaisseur étant disposée dans la conduite devant ledit orifice pour la création de multiples réflexions en vue de l'affaiblissement du rayonnement X, résultant du freinage des électrons dans l'objet à irradier et passant à l'atmosphère à travers le volume vidé de la chambreàvide la conduite et la pompe à vide.

Du fait de la présence de ladite plaque de plomb, la surface intérieure de la conduite acquiert une configuration coudée, si bien que la longueur de la conduite, et de ce fait sa résistance; augmentent, ce qui provoque une diminution de la vitesse de pompage et un abaissement du niveau de vide limite-admissible dans la chambre à vide. L'altération du vide, à son tour, diminue la fiabilité de l'accélérateur à cause, premièrement, de la diminution de la longévité de la source d'électrons, c'est-à-dire du canon électronique du tube accélérateur, et deuxièmement, de l'apparition d'un courant ionique et d'un rayonnement X supplémentaire de freinage dans le tube accélérateur, ce qui augmente le risque de claquage électrique dans ce dernier.

Comme prototype de la présente invention, on a retenu l'accélérateuq d'électrons décrit par V.V. Abulov et alt dans l'article "Accélérateurs industriels de la série "ELECTRON" pour la chimie des radiations", preprint NIIEFA
Leningrad, 1974, p. 11. Cet accélérateur comporte une enceinte métallique de protection contre la radiation, à l'intérieur de laquelle sont disposés une chambre à vide munie d'une fenêtre de sortie, un dispositif de balayage au moyen du faisceau électronique, des pompes à vide et un dispositif de mesure et de contrôle de la dépression dans le volume vidé de l'accélérateur.Du fait que les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression se trouvent, comme la chambre à vide à l'intérieur de l'enceinte de protection contre la radiation, iAs sont raccordés à ladite chambre par l'intermédiaire de conduites droites (c'est-à-dire sans coude) offrant une résistance plus faible que celle de la conduite coudée utilisée dans l'accélérateur d'électrons selon le brevet américain précité, de sorte que les pompes à vide peuvent assurer dans la chambre à vide un vide plus poussé, et que les phénomènes indésirables dus à l'altération de la dépression et décrits ci-dessus, n'apparaissent pas dans l'accélérateur considéré comme le prototype de la présente invention.

Lors du fonctionnement de l'accélérateur, le faisceau d'électrons sortant par la fenêtre de sortie de la chambre à vide, non seulement engendre un rayonnement X de freinage en tombant sur l'objet à irradier et les éléments du transporteur véhiculant l'objet à irradier sous la fenêtre de sortie, mais détériore en outre le milieu gazeux se trouvant dans la zone d'irradiation, c'est-à-dire l'azote, l'oxygène et le gaz carbonique contenus dans l'air, en formant de l'oxyde de carbone, du bioxyde d'azote, des cyanures et d'autres composés chimiquement actifs. Sous l'action du faisceau électronique, il faut se former sur les objets à irradier et les objets environnants des matières toxiques, explosibles et inflammables.Du fait que tous les éléments de l'accélérateur nommés ci-dessus se trouvent dans le même volume que la fenêtre de sortie et la zone d'irradiation, volume délimité par l'enceinte de protection contre la radiation, lesdites matières à activités chimique élevée,en association srvec le pujssantrayonne - ment X qui se forme au voisinage immédiat de la fenêtre de sortie, provoquent la corrosion et la détérioration des éléments de l'accélérateur qui se trouvent dans l'enceinte de protection contre la radiation. De cette façon, la fiabilité de l'accélérateur retenu comme prototype de la pressente invention, tout comme celle de l'accélérateur décrit dans le brevet USA NO 3433947, s'avère être, quoique pour d'autres raisons, insuffisamment élevée.En outre, pour empêcher les rayons X de passer à l'extérieur, les entrées des divers éléments (d'alimentation en électricité, du système de vide préliminaire, etc.) de communication avec les éléments de l'accélérateur nécessitent l'utilisation de joints à labyrinthe complexes dans l'enceinte de protection contre la radiation, ce qui complique l'entretien des éléments de l'accélérateur qui se trouvent à l'intérieur de cette enceinte et, donc, l'entretien de l'ensemble de l'accélérateur.

La présente invention a donc pour but de réaliser un accélérateur d'électrons dans lequel l'enceinte de protection contre la radiation serait conçue de manière à protéger le dispositif de balayage au moyen du faisceau électronique, les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression contre l'action des matières chimiquement actives résultant de l'interaction des électrons accélérés et du milieu gazeux, et contre l'action du puissant rayonnement X.

Le problème ainsi posé est résolu du fait que dans un accélérateur d'électrons du type comportant une enceinte de protection contre la radiation, à l'intérieur de laque sont disposés une chambre à vide avec une fenêtre de sortie, un dispositif de balayage au moyen du faisceau d'électrons, ainsi que des pompes à vide et un dispositif de mesure et de contrôle de la dépression reliés à ladite chambre à vide, selon l'invention ladite enceinte de pro tection contre la radiation est munie d'une cloison qui, en association avec la chambre à vide, la divise de façon étanche en deux compartiments dans l'un desquels se trouve la fenêtre de sortie de la chambre à vide, et dans l'autre, le dispositif de balayage au moyen du faisceau électronique, les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression.

La cloison installée dans l'enceinte de protection contre la radiation affaiblit le rayonnement X de freinage agissant sur le dispositif de balayage du faisceau électronique, les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression, du fait que le comparti- ment où sont disposés les éléments cités est éloigné de la fenêtre de sortie et que la section de la chambre à vide à l'endroit où se trouve la cloison est plus petite qu'à l'endroit où est située la fenêtre de sortie. En outre, la cloison, qui est étanche, ne permet pas l'accès aux éléments précités des matières chimiquement actives résultant de la destruction du milieu gazeux dans la zone d'irradiation par les électrons accélérés.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin unique annexé donné uniquement à titred'exenrple representant une vue en coupe longitudinale de l'accélérateur d'électron conforme à l'invention, illustrant un mode de réalisation.

L'accélérateur d'électrons conforme à l'invention comporte une chambre à vide 1 qui est un tube métallique évasé dont la partie élargie se termine par une fenêtre de sortie 2 constituée d'une feuille mince, à travers laquelle le faisceau d'électrons passe à l'atmosphère.

Dans la région de la partie rétrécie du tube évasé de la chambre à vide 1 sont disposés des pompes à vide 3 reliées à la chambre à vide 1 par l'intermédiaire de conduites 4, et un dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépres sion dans le volume vidé de l'accélérateur, ce dispositif étant raccordé à la chambre à vide 1 par l'intermédiaire de conduites analogues (non représentées). Le dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépression comporte des appareils de mesure, des vacuomètres par exemple, et des moyens de blocage coupant l'alimentation de l'accélérateur en courant électrique quand la dépression dans la-chambre à vide 1 devient inférieure à la valeur exigée.

La conduite 6 d'une pompe à vide primaire (non représentée) est également raccordée à la chambre à vide 1.

L'alimentation électrique de l'accélérateur s'effectue à l'aide de câbles 7.

Sur le col de la chambre à vide 1 est monté un dispositif 8 de balayage au moyen du faisceau électronique, qui assure un déplacement périodique du faisceau sur la fenêtre de sortie 2. Le col de la chambre à vide 1 communique avec la sortie du tube accélérateur d'une source 9 de faisceau d'électrons, tube qui forme avec la chambre à vide I un volume vidé unique.

La chambre à vide 1, le dispositif 8 de balayage au moyen du faisceau électronique, les pompes à vide 3 et le dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépression sont disposés dans une enceinte 10 de protection contre la radiation, fabriquée en métal absorbant les rayons X, par exemple en plusieurs couches de plomb et d'acier, et dont les parois ont une épaisseur telle que le niveau du rayonnement X, passant à travers les parois de l'enceinte 10 ne dépasse pas la valeur admissible. La partie inférieure de l'enceinte 10 de protection contre la radiation est réalisée démontable afin d'assurer l'accès au transporteur (non représenté) véhiculant sous la fenêtre de sortie 2 l'obJet Il à irradier au moyen des électrons accélérés.

Selon l'invention, l'enceinte 10 de protection contre la radiation est munie d'une cloison 12 réalisée en le même matériau que l'enceinte 10, l'épaisseur de la cloison 12 étant pratiquement égale à celle des parois de l'enceinte 10 à sa partie basse. La chambre à vide I est fixée par l'intermédiaire d'une garniture d'étanchéité 13 à la cloi son-12. La cloison 12 en association avec la chambre à vide 1 divise de façon étanche l'enceinte 10 de protection contre la radiation en deux compartiments : Un compartiment inférieur 14 et un compartiment supérieur 15.Dans le compartiment inférieur 14 se situe la fenêtre de sortie 2 de la chambre à vide 1, tandis que dans le compartiment supérieur 15 se trouvent les pompes à vide 3, le dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépression, le dispositif 8 de balayage au moyen du faisceau électronique, ainsi qu'une partie de la conduite 6 du système de vide préliminaire et des câbles 7 d'alimentation électrique.

il est évident que pour protéger de façon efficace les éléments de l'accélérateur qui se trouvent dans le compartiment supérieur 15 de l'enceinte 10, il faut que la cloison 12 soit installée le plus près possible du col de la chambre à vide 1. il est également évident que l'épais- seur des parois de l'enceinte 10 de protection contre la radiation dans le compartiment supérieur 15 peut être sensiblement plus faible que dans le compartiment inférieur 14.

Pour assurer l'accès aux éléments disposés dans le compartiment supérieur 15, une échelle 16 et une passerelle 17 pour le personnel d'entretien sont placées à côté de l'accélérateur, alors que le compartiment supérieur 15 est muni de portes 18.

Au cours du fonctionnement de l'accélérateur, les électrons accélérés sortant par la fenêtre de sortie 2 atteignent l'objet à irradier Il et, par suite de leur freinage dans l'objet 11, créent un rayonnement X puissant.

De plus, les électrons accélérés agissent sur l'air se trouvant dans la zone de l'objet à irradier 11, en formant des matières chimiquement actives. Ces matières se trouvent concentrées dans le compartiment inférieur 14 de l'enceinte 10 de protection contre la radiation, et ne pénètrent pas dans le compartiment supérieur 15 à travers la cloison étanche 12.

En ce qui concerne le rayonnement X, ilne passe pas non plus à travers la cloison 12, mais pénètre dans le compartiment supérieur 15 seulement à travers 1 volume vidé de la chambre à vide 1, et étant donné que la cloison 12 est située au voisinage du col de la chambre à vide 1, où l'aire de section transversale de celle-ci est relativement petite, l'intensité du rayonnement X, pénétrant dans le compartiment supérieur 15 est considérablement affaiblie.

Ainsi, la cloison 12, en localisant à l'intérieur de l'enceinte 10 de protection contre la radiation la zone des gaz chimiquement agressifs et d'intensité accrue de la radiation, plus sévère, protège les pompes à vide 3, le dispositif 8 de balayage au moyen du faisceau électronique et le dispositif 5 de mesure et de contrôle de la dépression contre l'action des matières chimiquement actives et affaiblit considérablement l'action du rayonnement X sur ces éléments.

L'invention peut être largement utilisée en particulier dans les installations d'irradiation de type divers, aussi bien celles industrielles utilisées par exemple pour le traitement chimique de matériaux par irradiation que celles utilisées en laboratoire pour les travaux de recherches dans le domaine de la chimie des radiations. La construction proposée de l'enceinte de protection contre la radiation facilite l'entretien de l'accélérateur et augmente sa fiabilité.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, Si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Accélérateur d'électrons, du type comportant une enceinte de protection contre la radiation dans laquelle sont disposés une chambre à vide avec une fenêtre de sortie, un dispositif de balayage au moyen d'un faisceau électronique, ainsi que des pompes à vide et un dispositif de mesure et de contrôle de la dépression reliés à ladite chambre à vide, caractérisé en ce que l'enceinte de protection contre la radiation comporte une cloison qui, en association avec la chambre à vide, divise de façon étanche ladite enceinte en deux compartiments, dans l'un desquels se trouve la fenêtre de sortie de la chambre à vide, et dans l'autre, le dispositif de balayage au moyen du faisceau électronique, les pompes à vide et le dispositif de mesure et de contrôle de la dépression.