Ultrasons

Comment ça marche ?

En fonction du milieu (liquide, solide, gaz), les phénomènes créés par les ultrasons sont différents et permettent ainsi de répondre à de multiples applications. Le tableau ci-dessous résume, en fonction du milieu, l'effet induit et quelques applications intéressantes dans le nucléaire.

Liquide

Effet : Cavitation

Décontamination de surfaces (≈ 20 KHz)
Sonochimie (≈ MHz)

Effet : Atomisation

Pulvérisation de fines gouttelettes

Solide

Effet : Vibration

Les ultrasons produisent une excitation vibratoire sur le matériau de quelques microns d'amplitude permettant d'avoir une force de vibration > à la force de Van der Waals. Les particules vont être décrochées de la surface ce qui permet entre autres les applications de :

Décolmatage de filtres, tamis
Enlèvement de fines particules légèrement incrustées sur support métalliques

La vibration ultrasons réduit également le coefficient de frottement des particules entre elles ce qui permet aussi les applications de :

Découpe de matériaux (ex bitume)

Gaz

Effet : Vent acoustique

La technologie ultrasons produit devant la sonde un phénomène de vent acoustique sans déplacement de gaz : La focalisation des ondes acoustiques produite par la sonde US permet de créer à quelques cm un champ de pression qui va provoquer le déplacement des particules.

Ce phénomène de vent acoustique permet ainsi les applications de :

Dépoussièrage de surface (Ex Soufflette US)
Démoussage

Exemples d'applications ?

En milieu liquide :

Effet : Cavitation

Décontaminer des surfaces
Enlever des points chauds dans des canalisations

Les bulles de cavitation, qui sont créées quand elles rencontrent une surface solide, implosent sur cette surface en formant des microjets de liquide très violents (100 m/s) qui décapent la surface solide.

Pour obtenir un bon facteur de décontamination, il convient de bien choisir :

La puissance en W/l
La fréquence ultrasonore

Exemples de retour d'expérience avec des équipements conçus par la société SINAPTEC :

Mise en place de pavés immergeables US dans une cuve de décontamination de déchets 16.10 de la cellule de démantèlement de l'atelier de vitrification sur R7 Orano à La Hague

Décontamination de la boucle de réfrigération sur R7 (Orano La Hague).

Enlèvement d'un point chaud sur tuyauterie plane DN40 de 10 mSv/h au contact (EDF).

En milieu solide :

Effet : Vibration

Enlèvement de dépôts de fines particules sur équipements (cuves, vannes)
Décontamination par voie sèche
Décolmatage de filtre (sonotrode sur filtre métallique)

Les ultrasons produisent une excitation vibratoire sur le matériau de quelques microns d'amplitude permettant d'avoir une force de vibration > à la force de Van der Waals. Les particules vont être décrochées de la surface.

Exemples de retour d'expérience avec des équipements conçus par la société SINAPTEC :