DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention est relative à un dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide, en particulier un dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide, en particulier d'eau, dans une piscine d'un réacteur nucléaire ou dans un réservoir d'entreposage de combustible nucléaire, et à un procédé de prélèvement à l'aide d'un tel dispositif.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Le liquide des bacs d'entreposage de matière combustible et des piscines de réacteur, en général de l'eau, qui est susceptible d'être contaminé(e), doit faire l'objet de contrôles radiologiques et/ou chimiques périodiques.

Les prélèvements d'eau peuvent être réalisés au moyen d'un pot fixé sur une gaffe pour être plongé à la profondeur de prélèvement souhaitée, et dont le contenu peut être remonté en surface puis transvasé dans une bouteille qui est envoyée à un laboratoire d'analyse.

Le brevet US5686673 décrit un dispositif de prélèvement d'échantillons de liquide à une ou plusieurs profondeur(s) souhaitée(s). Ce dispositif comporte un boîtier fermé par un capuchon pour former un conteneur étanche renfermant des chambres d'échantillonnage solidarisées au capuchon. Le dispositif comporte un conduit d'entrée pour chaque chambre d'échantillonnage, qui traverse le capuchon et débouche dans la chambre d'échantillonnage par son extrémité inférieure.

Le dispositif comporte en outre au moins un conduit d'échappement qui s'étend au travers du capuchon et dont l'extrémité supérieure (externe au conteneur) s'étend au dessus des extrémités supérieures (externes au conteneur) des conduits d'entrée, pour favoriser l'entrée d'eau dans les chambres d'échantillonnage par l'intermédiaire des conduits d'entrée, lorsque le dispositif est plongé dans l'eau.

Des orifices de surverse sont prévus dans les chambres d'échantillonnage, dans le capuchon, ou dans des organes de fixation des chambres d'échantillonnage au capuchon, pour permettre au liquide ayant rempli une chambre d'échantillonnage, de s'écouler dans le conteneur étanche. Ce dispositif comporte également, pour chaque conduit d'entrée, un organe de fermeture étanche tel qu'un bouchon, qui permet d'obturer l'extrémité supérieure du conduit d'entrée. Le dispositif comporte aussi un organe de retrait des organes de fermeture, tel qu'un câble, qui est relié aux organes de fermeture et permet d'ouvrir le(s) conduit(s) d'entrée lorsque le dispositif de prélèvement est plongé à la profondeur de prélèvement souhaitée.

Le dispositif comporte une barre de suspension en forme d'arche qui est solidaire du capuchon, s'étend au dessus de celui-ci, et facilite la manipulation et le positionnement du dispositif par l'intermédiaire de cette barre de suspension.

Lorsque les prélèvements ont été effectués, le dispositif est remonté à la surface du liquide, puis le capuchon est séparé du boîtier. Les chambres d'échantillonnage sont séparées du capuchon, fermées, et envoyées à un laboratoire.

Un tel dispositif n'est pas adapté au prélèvement de liquide susceptible d'être contaminé, car le liquide prélevé s'écoule à l'extérieur de la chambre d'échantillonnage et peut contaminer la face externe de cette chambre ainsi que le boîtier.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

Un objectif de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide, en particulier un procédé et un dispositif de prélèvement d'un échantillon de liquide dans une piscine d'un réacteur nucléaire ou dans un bac d'entreposage de combustible nucléaire, qui soient améliorés et/ou qui remédient, en partie au moins, aux lacunes ou inconvénients des procédés et dispositifs connus de prélèvement d'un échantillon de liquide.

Selon un aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de prélèvement d'un échantillon dans un liquide, qui comporte :

- un conteneur comportant un boîtier fermé par un capuchon et renfermant au moins un flacon d'échantillonnage ;

- au moins un conduit d'entrée pour chaque flacon d'échantillonnage, qui traverse le capuchon et débouche dans le flacon d'échantillonnage par son extrémité inférieure ; - au moins un conduit d'échappement qui s'étend au travers du capuchon et dont l'extrémité supérieure s'étend au dessus de l'extrémité (des extrémités) supérieure(s) du (des) conduit(s) d'entrée ;

- pour chaque conduit d'entrée, un premier organe de fermeture (étanche), tel qu'un bouchon, qui permet d'obturer l'extrémité supérieure du conduit d'entrée ;

- au moins un premier organe de retrait du premier organe (des premiers organes) de fermeture du (des) conduit(s) d'entrée, qui est relié audit (auxdits) premier(s) organe(s) de fermeture et permet d'ouvrir le(s) conduit(s) d'entrée lorsque le dispositif de prélèvement est plongé à la profondeur de prélèvement souhaitée ;

le dispositif de prélèvement comportant, pour chaque flacon d'échantillonnage, des moyens d'étanchéité agencés pour isoler le flacon du conteneur, et dans lequel, pour chaque flacon, une extrémité inférieure du conduit d'échappement débouche dans le flacon sous l'embouchure du flacon, de façon à permettre le maintien d'un ciel gazeux dans le flacon, au dessus du liquide prélevé dans le flacon, et à prévenir un remplissage complet du flacon par le liquide prélevé.

Le (chaque) conduit d'entrée débouche à l'extérieur du conteneur par son extrémité supérieure, et le (chaque) conduit d'échappement débouche également à l'extérieur du conteneur par son extrémité supérieure.

Les moyens d'étanchéité servant à isoler le flacon du conteneur peuvent comporter un organe d'étanchéité, en particulier au moins un joint plat et/ou torique, qui est disposé - et généralement pincé - entre l'embouchure du flacon et le capuchon.

Pour maintenir un ciel gazeux dans le flacon, en particulier pour retenir un volume d'air au dessus du liquide prélevé dans le flacon, le dispositif de prélèvement peut être tel que, pour chaque flacon, une extrémité inférieure du conduit d'échappement débouche dans le flacon soit au niveau de l'extrémité inférieure du conduit d'entrée correspondant, soit au dessus de l'extrémité inférieure du conduit d'entrée.

Ainsi, lorsque le niveau du liquide pénétrant dans le flacon par le conduit d'entrée atteint l'extrémité inférieure du conduit d'échappement, l'échappement par le conduit d'échappement du gaz (en particulier l'air) présent dans le flacon s'interrompt, et le remplissage du flacon peut se poursuivre jusqu'à ce que la pression du gaz « piégé » dans le flacon entre la partie du capuchon obturant l'embouchure du flacon, et le liquide prélevé, atteigne la pression du liquide à l'extérieur du conteneur.

Les choix des positions respectives des orifices inférieurs des conduits d'entrée et d'échappement dans le flacon, permettent ainsi d'obtenir un taux (autrement dit un niveau) de remplissage déterminé du flacon par le liquide prélevé.

La pression du ciel gazeux ainsi maintenu dans le flacon, s'équilibre avec la pression d'immersion lorsque le dispositif de prélèvement est remonté à la surface, en refoulant le cas échéant une partie du liquide prélevé dans le conduit d'entrée, ce qui permet d'éviter la pénétration de liquide dans le flacon par le conduit d'entrée pendant cette remontée, à une profondeur différente de celle à laquelle le liquide a été prélevé, et permet donc d'éviter la « pollution » de l'échantillon de liquide prélevé, par du liquide présent à une profondeur différente de celle du prélèvement.

De préférence, le dispositif de prélèvement comporte, pour chaque conduit d'échappement, un second organe de fermeture (étanche), tel qu'un bouchon, qui permet d'obturer l'extrémité supérieure du conduit d'échappement, ainsi qu'un second organe de retrait du second organe (des seconds organes) de fermeture, tel qu'un câble ou une tige, qui est relié(e) audit second organe (auxdits seconds organes) de fermeture et permet d'ouvrir le(s) conduit(s) d'échappement lorsque le dispositif de prélèvement est plongé à la profondeur de prélèvement souhaitée.

Dans ce cas, le second organe de retrait est de préférence lié - en particulier rigidement lié - au premier organe de retrait, de sorte que l'organe (les organes) de fermeture du (des) conduit(s) d'entrée et l'organe (les organes) de fermeture du (des) conduit(s) d'échappement peuvent être ouverts (respectivement fermés) par une action unique d'un opérateur sur les organes de retrait, qui provoque un dégagement de chaque organe de fermeture par rapport à (en particulier hors de) l'orifice d'entrée du conduit correspondant.

Les organes de fermeture des conduits d'entrée et d'échappement sont généralement conçus et agencés pour pouvoir fermer les orifices d'entrée de ces conduits, de façon étanche au liquide dans lequel le dispositif de prélèvement est immergé, à une pression correspondant à la profondeur maximale d'immersion du dispositif.

Pour leur part, les moyens d'étanchéité servant à isoler le flacon du conteneur sont généralement conçus et agencés pour séparer le contenu et/ou le volume du flacon considéré, du contenu et/ou volume du conteneur recevant le(s) flacon(s), de façon étanche au gaz (en particulier l'air) contenu dans le flacon et le conteneur, à une pression correspondant également à la profondeur maximale d'immersion du dispositif.

Le dispositif peut comporter une structure de suspension qui est solidaire du conteneur, qui s'étend au dessus du capuchon, et qui permet la manipulation et le positionnement du dispositif.

Dans ce cas, une partie au moins des organes de retrait des organes de fermeture des conduits d'entrée et d'échappement, peut être montée coulissante le long de la structure de suspension.

Selon des modes de réalisation, l'un au moins des organes de fermeture des conduits d'entrée et d'échappement, comporte une portion en forme de pointe apte à assurer une ouverture progressive de l'extrémité du conduit.

Selon un autre aspect de l'invention, pour prélever un échantillon dans un liquide, en particulier pour prélever un échantillon d'eau dans une piscine d'un réacteur nucléaire ou dans un réservoir d'entreposage de combustible nucléaire, on utilise un dispositif selon l'invention.

L'invention permet d'obtenir simplement un remplissage partiel d'un ou plusieurs flacon(s), qui peut être remonté en surface, puis être sorti du conteneur et fermé, sans renversement ou débordement du liquide formant l'échantillon qui est contenu dans chaque flacon.

L'invention permet d'améliorer l'opération de prélèvement de liquide, en particulier la précision du volume prélevé, la précision de la profondeur de prélèvement, l'absence de pollution du prélèvement, la propreté extérieure du prélèvement réalisé et du flacon contenant l'échantillon prélevé.

L'invention permet d'obtenir un prélèvement de liquide précis, directement dans un contenant (flacon) standardisé, sans manipulation ultérieure comme le transvasement du liquide prélevé. Le flacon reste propre extérieurement pour les manipulations d'analyses réalisées en laboratoire.

D'autres aspects, caractéristiques, et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante qui se réfère aux figures annexées et illustre, sans aucun caractère limitatif, des modes préférés de réalisation de l'invention.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

La figure ι illustre en perspective un dispositif de prélèvement selon un mode de réalisation.

La figure 2 illustre, en vue en coupe longitudinale selon un premier plan, le dispositif de prélèvement illustré figure 1, dans une configuration de fermeture des orifices d'entrée des conduits d'entrée et d'échappement, et est une vue selon A-A de la figure 5.

La figure 3 illustre, en vue en coupe longitudinale selon un second plan perpendiculaire au premier plan, le dispositif de prélèvement illustré figures 1 et 2, et est une vue selon B-B de la figure 5.

La figure 4 illustre, en vue en coupe longitudinale selon le premier plan, le dispositif de prélèvement illustré figure 1, dans une configuration d'ouverture des orifices d'entrée des conduits d'entrée et d'échappement.

La figure 5 illustre, en vue de dessus, le dispositif de prélèvement illustré figures 1 à 4.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Sauf indication explicite ou implicite contraire, des éléments ou organes - structurellement ou fonctionnellement - identiques ou similaires, sont désignés par des repères identiques sur les différentes figures.

Sauf indication explicite ou implicite contraire, les termes « inférieur »,

« supérieur », « au dessus », « sous », et « en dessous » sont utilisés par référence à un observateur observant le dispositif de prélèvement dont l'axe longitudinal est sensiblement vertical et dont l'embouchure du flacon d'échantillonnage est dirigée vers le haut, comme dans les positions illustrées figures 1 à 4.

Les figures 1 à 5 illustrent un appareil 10 de prélèvement d'un échantillon dans un liquide, qui présente un axe longitudinal 11. Le dispositif 10 comporte un conteneur comportant un boîtier 12 fermé par un capuchon 13 et renfermant un flacon 20 d'échantillonnage servant à recueillir le liquide 21 prélevé.

Le boîtier 12 comporte une paroi latérale 14 cylindrique d'axe 11 et de section circulaire, qui est ouverte à son extrémité supérieure 140 et est fermée à son extrémité inférieure par une paroi 15 de fond.

La masse et/ou l'épaisseur de la paroi 15 peut être choisie suffisamment élevée pour conférer une flottabilité négative au dispositif 10 dans son ensemble, et pour que le centre de gravité du dispositif soit suffisamment bas de sorte que l'axe longitudinal 11 conserve une orientation sensiblement verticale lorsque le dispositif 10 est plongé dans le liquide en étant suspendu par la structure de suspension décrite ci après.

Le capuchon 13 comporte une paroi 16 en forme générale de disque d'axe 11, qui recouvre l'embouchure 140 du boîtier 12, et qui comporte une rainure annulaire recevant un joint torique 17 assurant l'étanchéité de la fermeture du boîtier 12 par la paroi 16 lorsque cette paroi est plaquée contre l'embouchure 140 du boîtier, assurant l'absence de rentrée de liquide à l'intérieur du conteneur, notamment l'absence de contamination du flacon 20 disposé à l'intérieur du conteneur.

A cet effet, le conteneur comporte une couronne 18 de profil en forme de

« L », qui s'appuie sur la périphérie de la paroi 16 et qui est vissée sur un filetage 19 prévu sur la face externe de l'extrémité supérieure du boîtier.

Lorsque, comme illustré sur les figures, le dispositif 10 comporte un unique flacon 20 de prélèvement, ce flacon peut présenter une forme et des dimensions choisies pour que le flacon s'engage avec un faible jeu dans le boîtier 12.

Mais cet exemple n'est pas limitatif et le dispositif peut comporter notamment plusieurs flacons de prélèvement.

Le flacon 20 présente, dans cette illustration, une paroi latérale cylindrique d'axe 11 et un fond 200 reposant sur le fond 15 du boîtier 12 par l'intermédiaire d'un support compressible (non représenté) en forme de disque par exemple. La partie supérieure de la paroi latérale du flacon 20 forme un col 201 terminé par une embouchure 202 qui peut être circulaire.

La face inférieure de la paroi 16 du capuchon 13 s'appuie sur l'embouchure 202 du flacon par l'intermédiaire d'un joint plat 26 qui isole le flacon du conteneur en assurant l'étanchéité de la séparation (l'interface) entre le volume délimité par le flacon 20 et celui délimité par le conteneur 12, 13.

Le dispositif 10 comporte un conduit 22 d'entrée qui permet l'introduction du liquide dans lequel est plongé le dispositif 10, par l'extrémité supérieure 221 du conduit 22, à l'intérieur du flacon.

Le conduit 22 s'étend parallèlement à l'axe 11, traverse la paroi 16 du capuchon, et débouche dans le flacon 20 d'échantillonnage par son extrémité inférieure 220.

Le dispositif 10 comporte également un conduit 23 d'échappement s'étendant selon l'axe 11, qui permet l'échappement du gaz contenu dans le flacon au cours de son remplissage par le liquide prélevé.

Le conduit 23 s'étend selon l'axe 11, au travers de la paroi 16 du capuchon, et présente une extrémité supérieure 231 qui s'étend au dessus de l'extrémité supérieure 221 du conduit d'entrée 22.

Typiquement, lorsque le dispositif est plongé dans de l'eau ou dans un liquide de même densité, si une hauteur (mesurée selon l'axe 11) de l'ordre de 200 millimètres sépare les extrémités supérieures 221, 231, la différence entre les pressions d'immersion régnant respectivement au voisinage de ces deux extrémités, sera voisine de 2*io ^~2 bar.

Une telle différence de pression peut être suffisante pour assurer le prélèvement dans les conditions souhaitées.

Le dispositif 10 comporte en outre un premier bouchon 24 et un second bouchon 25, qui servent respectivement à obturer l'extrémité supérieure 221 du conduit d'entrée 22 et l'extrémité supérieure 231 du conduit d'échappement 23.

Le dispositif 10 comporte également une structure de suspension qui permet la manipulation et le positionnement du dispositif, ainsi que le guidage d'un organe 31 de retrait du premier bouchon 24.

Cette structure de suspension comporte deux tiges 27, 28 parallèles à l'axe 11, qui sont fixées par leurs bases à la paroi 16 du capuchon 13. La structure de suspension comporte également une platine 29 reliant les parties supérieures des tiges 27, 28, ainsi qu'une anse 30 fixée à la platine 29 et servant à suspendre l'appareil 10 à un câble ou à un appareil de manutention servant à déplacer le dispositif 10.

Comme illustré figure 1 notamment, le bouchon 24 d'obturation du conduit 22 est fixé à une pièce 31 en forme de plaque qui est montée coulissante, selon l'axe 11, le long des tiges 27, 28.

La pièce 31 est fixée à l'extrémité inférieure d'un tube 32 monté coulissant (selon l'axe 11) autour du conduit d'échappement 23.

Une pièce 33 entourant l'extrémité supérieure 231 du conduit d'échappement 23, est fixée à l'extrémité supérieure du tube 32, et reçoit une seconde anse 34 susceptible d'être liée à un organe de commande des bouchons 24, 25, tel qu'un câble : une action de traction verticale ascendante sur l'anse 34 permet de faire coulisser vers le haut la structure comportant les pièces 31 à 34, ce qui provoque le coulissement vers le haut des bouchons 24, 25, provoquant l'ouverture des extrémités supérieures 221, 231 respectives des conduits 22, 23.

Inversement, l'interruption de cette traction permet le coulissement vers le bas des bouchons 24, 25, par gravité, et la fermeture des conduits 22, 23 par ces bouchons.

La structure 31 à 34, qui est reliée aux organes 24, 25 de fermeture des conduits d'entrée et d'échappement, permet ainsi le retrait de ces organes des extrémités des conduits, pour permettre l'entrée de liquide dans le flacon et l'échappement de l'air du flacon, lorsque le dispositif de prélèvement est plongé à la profondeur de prélèvement souhaitée.

Dans un mode de réalisation avantageux, la partie du bouchon 25 conçue pour pénétrer dans la partie supérieure du conduit 23 comporte, en section longitudinale, une forme de pointe assurant une ouverture progressive de l'extrémité du conduit 23, au fur et à mesure de la sortie de cette partie du bouchon hors du conduit (cf. figures 3 et 4).

Par comparaison, la partie du bouchon 24 conçue pour pénétrer dans la partie supérieure du conduit 22 comporte, en section longitudinale, une forme tronquée plus compacte susceptible de provoquer, sensiblement instantanément, une ouverture complète de l'extrémité du conduit 22, lorsque cette partie du bouchon est déplacée par la pièce 31 pour être extraite du conduit 22.

Une telle ouverture progressive du conduit 23 par le retrait du bouchon 25 peut favoriser et accélérer l'amorçage « naturel » du remplissage (du flacon) au travers de l'orifice 221 du conduit 22, et peut réduire le temps de remplissage du flacon.

Un procédé de prélèvement d'eau dans une piscine de réacteur à l'aide du dispositif 10 de prélèvement, peut comporter les opérations suivantes :

- on immerge le dispositif 10 dans l'eau après avoir actionné la structure 31 à 34 de commande de fermeture pour fermer les conduits 22, 23 par les bouchons 24, 25 ;

- lorsque l'extrémité supérieure 221 du conduit 22 a atteint la profondeur de prélèvement souhaitée, on fait coulisser vers le haut la structure 31 à 34 de commande pour provoquer l'ouverture des extrémités supérieures 221, 231 des conduits 22, 23 ;

- le remplissage du flacon 20 par le conduit d'entrée 22 et l'échappement de l'air présent dans le flacon par le conduit 23, s'effectuent tant que le niveau de l'eau dans le flacon n'atteint pas l'extrémité inférieure 230 du conduit 23 ;

- le remplissage du flacon peut se poursuivre jusqu'à ce que la pression de l'air « piégé » dans le flacon entre l'embouchure du flacon et le liquide prélevé, atteigne la pression du liquide à l'extérieur du conteneur ; l'extrémité inférieure du conduit 23 étant disposée sous l'embouchure du flacon, le ciel gazeux maintenu dans le flacon, au dessus du liquide prélevé dans le flacon, permet de prévenir un remplissage complet du flacon par le liquide prélevé ;

- on peut alors faire coulisser vers le bas la structure 31 à 34 de commande pour provoquer la fermeture des extrémités supérieures des conduits 22, 23, puis extraire le dispositif hors de l'eau, extraire ensuite le flacon du conteneur 12, 13, sans faire déborder l'eau contenue dans le flacon qui peut alors être fermé et transporté vers un laboratoire d'analyse de l'échantillon prélevé.