master final final ben ali meriem

143 Pages·2010·4.39 MB·French

UNIVERSITE DE TUNIS EL MANAR

FA CULTE DES SCIENCES CENTRE NATIONAL DES
DE TUNIS SCIENCES ET TECHNOLOGIES
NUCLEAIRES

Mastère en Physique Quantique

Présenté à la Faculté des Sciences de Tunis

MMMMeeeerrrriiiieeeemmmm BBBBeeeennnn AAAAlllliiii
Par :

Sujet

Mesure du gaz "radon" à l’intérieur d’une chambre construite

Avec des briques à base de Phosphogypse

Soutenue Le 24 juillet 2009, devant le jury composé de :

Président : M. Adel Trabelsi : Professeur à la Faculté des Sciences
De Tunis et Directeur du CNSTN.

Encadreur : M. Nafaa Reguigui Maître de conférences au Centre National des

Sciences et Technologies Nucléaires, CNSTN.

Rapporteur : M. Nabil Ben Nassib : Professeur à l’E.N.S.A.T.

Année Universitaire 2008-2009
Projet de master FST/CNSTN
Remerciements

Le présent travail a été effectué au Centre National des Sciences et
Technologie Nucléaires, (CNSTN)

C’est avec un réel plaisir que je réserve ces lignes de gratitude et de profonde
reconnaissance à tous ceux qui ont contribué à la réalisation et
l’aboutissement de ce travail.

Je remercie M. Trabelsi Adel, Directeur du CNSTN, pour avoir accepté
présider le jury de ce travail et de m’avoir accueilli au sein de son
établissement.

Ma reconnaissance va à M. Nafaa Reguigui, Maître de conférence au
CNSTN et mon encadreur pour ses précieux conseils et de m'avoir donné la
chance de faire ce travail. Il trouve ici ma gratitude.

Je remercie vivement M. Nabil Ben Nesib, Professeur à l’institut INSAT,
qu’il accepte de faire partie du jury.

J’adresse tous mes remerciements à M. Lassead Ajem, Directeur de LGC en
ISET Rades, pour l’aide et les conseils qu’il m’apporté tout au long de mon
travail.

Je remercie également Mme Zeineb Chekir, pour son aide efficace.

Mes frères, mes amis et tous qu’ils m’aident ne sont jamais écartés de ces
expressions de gratitude, et de reconnaissance.

1
Projet de master FST/CNSTN

2
Projet de master FST/CNSTN
Table des matières

Table des matières................................................................................................................3
Table des figures...................................................................................................................8
Table des Tableaux.............................................................................................................10
Introduction géneral...........................................................................................................12
Chapitre I: Revue bibliographique
I Introduction :....................................................................................................................14
II Les paramètres qui influent sur l’infiltration du Radon :...............................................14
III Etudes sur la valorisation de Phosphogypse :..............................................................19
IV Exhalation du radon à partir des matériaux à base de Phosphogypse :.......................21
V Risque sanitaire du radon :.............................................................................................22
Chapitre II: Rappel des notions de base
I La Radioactivité:..............................................................................................................24
1. Historique et définition:..............................................................................................24
2. Origine de radioactivité :.............................................................................................24
3. Unité :...........................................................................................................................25
4. Les différents rayonnements émis :.............................................................................25
4.1. Les particules Alpha :..................................................................................................25
4.2.1. Radioactivité.........................................................................................................26
3
Projet de master FST/CNSTN
4.2.2. Radioactivité b +:..................................................................................................27
4.3. Le photon gamma :......................................................................................................28
5. Les lois des radioactivités :..........................................................................................28
5.1. La décroissance radioactive :.......................................................................................28
5.2. Période radioactive ou demi-vie :................................................................................28
5.3. L’activité radioactive :..................................................................................................28
6. Effet de radiation :.......................................................................................................28
7. La radioactivité naturelle :...........................................................................................29
7.1. La radioactivité primordiale :......................................................................................29
7.2. La radioactivité cosmogonique :.................................................................................30
7.3. La radioactivité humaine produite :............................................................................30
II Le Radon :.......................................................................................................................31
1. Historique et définition :.............................................................................................31
2. Caractéristiques physico-chimiques :..........................................................................33
3. Désintégration du radon..............................................................................................35
4. Exhalation du radon :..................................................................................................37
4.1. Emanation:...................................................................................................................38
4.1.1. Définition :.................................................................................................................38
4.1.2. Mécanismes d’émanation:....................................................................................38
4.1.3. Influence des caractéristiques du milieu..............................................................39
4.2. Transport :....................................................................................................................40
4
Projet de master FST/CNSTN
4.2.1. Transport par diffusion :.......................................................................................40
4.2.2. Transport par advection/convection:...................................................................40
4.2.3. Transport par l’eau :..............................................................................................41
5. Risque sanitaires :........................................................................................................43
6. Type de mesure du radon:...........................................................................................43
7. Réduction de radon:.....................................................................................................45
III. Le Phosphogypse:.......................................................................................................45
1. Généralité :...................................................................................................................45
2. Composition élémentaire :...........................................................................................46
3. Activité radioactive de Phosphogypse:........................................................................47
4 Risque sanitaire :..........................................................................................................49
5 Valorisation de Phosphogypse :..................................................................................50
5.1 Utilisation en construction routière:............................................................................50
5.2 Industrie de plâtre :......................................................................................................50
5.3 Autre utilisation :..........................................................................................................50
5.4 Recherche en cour :.....................................................................................................50
Chapitre III : Variation spatiale de concentration du radon dans une
chambre à base de phosphogypse
I.Introduction :....................................................................................................................51
II. Méthode et matériels :...................................................................................................51
1. Matériaux utilisés pour la fabrication de deux chambres :.........................................51
5
Projet de master FST/CNSTN
1.1. Le Phosphogypse :.......................................................................................................51
a. Analyse minéralogique:...............................................................................................54
b. Analyse chimique :.......................................................................................................54
e. La masse volumique :..................................................................................................55
1.2. L’argile :.......................................................................................................................55
a. Analyse chimique :.......................................................................................................55
b. Analyses granulométriques et sédimentation:.............................................................56
c. Teneur en matière organique :....................................................................................56
1.3. Mesure de l’activité de radionucléide présente dans les matériaux de
construction :......................................................................................................................56
1.3.1. Dose absorbée, dose efficace :..............................................................................58
1.3.2. Index gamma, Index Alpha :................................................................................61
2. Détecteurs utilisés pour doser la radioactivité à l’intérieur des chambres :...............64
a. Principe:.......................................................................................................................65
C. Avantages de KODALPHA :.......................................................................................66
3. Expériences :................................................................................................................67
3.1. Première Expérience (Chambres en brique nue):.......................................................67

3.1.1. Position des dosimètres........................................................................................68
3.1.2. Variation horizontale de concentration du radon:...............................................70
3.1.3. Variation verticale de concentration du radon:....................................................74
3.1.4. Variation de concentration du radon en fonction d’exposition :.........................75
3.2. Deuxième expérience (Chambres finies):...................................................................80
6
Projet de master FST/CNSTN
3.2.1. Variation horizontale de concentration du radon :..............................................80
3.2.2. Variation verticale de concentration du radon :...................................................87
3.2.3. Dose efficace annuelle :........................................................................................95
3.2.4. Discussions :.........................................................................................................97
3.3. Comparaison entre les deux expériences :..................................................................98
3.3.1. Deux plans médians horizontaux de chambre normale : ....................................99
3.1.2. Deux plans médians horizontaux de chambre à base de Phosphogypse :........100
3.1.3. Deux plans verticaux de chambre normale :.......................................................101
3.1.4. Deux plans médians horizontaux de chambre à base Phosphogypse :..............101
3.1.5. Comparaison saisonnière :...................................................................................101
4. Conclusion :...................................................................................................................103
Chapitre IV : Variation spatiale de concentration du radon

1. Introduction :......................................................................................................104

2. Etude théorique :................................................................................................104

2.1. Modèle mathématique :......................................................................................104

2.2. Traçage de courbes :...........................................................................................109

3. Etude expérimentale de variation du radon au cours de temps :.......................113

3.1. Méthode et matériels :.........................................................................................113

3.2. Résultats de mesure :...........................................................................................116

3.3. Influence des paramètres météorologiques :......................................................120
7
Projet de master FST/CNSTN

3.4. Comparaison entre le résultat théorique et expérimental :.................................121
Conclusion générales:.......................................................................................................125
Perspective........................................................................................................................127
Annex A.............................................................................................................................128
Références Bibliographiques:...........................................................................................138
8
Projet de master FST/CNSTN
Table des figures

Figure 1 : Variation de concentration de radon à l'intérieur et à l'extérieur par deux
méthodes...................................................................................................................................17
Figure 2: Variation spatial et temporelle de concentration Po-218.......................................18
Figure 3: Variation de concentration du radon(x, y, z= 1.5)..................................................18
Figure 4: Variation de concentration du radon......................................................................18
Figure 5:Distribution du radon à τ =0.25...............................................................................22
Figure 6:Distribution du radon à τ =1.00...............................................................................22
Figure 7: Evolution du risque chez un fumeur et non fumeur (IRSN).....................................23
Figure 8: Inhalation du radon dans les poumons (IRSN).......................................................24
Figure 9: Différents sources des rayonnements......................................................................25
Figure 11: Famille Radioactive naturelle de l'Uranium-238..................................................35
Figure 12: Famille radioactive naturelle du thorium-2..........................................................36
Figure 13: Famille Radioactive naturelle de l'Uranium-235..................................................36
Figure 14: es scénarios de formation du Rn-222....................................................................40
Figure 15: Variation de facteur d'émanation selon le teneur en eau......................................41
Figure 16:doses absorbées dans l'air des échantillons...........................................................60
Figure 17: doses efficaces intérieur et extérieur des échantillons..........................................61
Figure 18: Index gamma et index alpha..................................................................................63
Figure 19 : Dosimètre radon Kodalpha (Dosalpha)...............................................................64
Figure 25: Concentration du gaz radon dans le plan M1 de chambre normale (Bq/m3).......71
Figure 26: Concentration du gaz radon dans le plan M1 de chambre à base de phosphogypse
(Bq/m3).....................................................................................................................................73
Figure 27: Variation vertical de concentration de gaz du RADON (Bq/m3)..........................74
Figure 28: variation de concentration du Rn avec l'exposition, chambre normale...............75
Figure 29: variation de concentration du radon avec L’exposition, chambre à base de
phosphogypse...........................................................................................................................75
Figure 31: Position des plans de mesure.................................................................................80
Figure 33: Concentration du radon aux différents points du plan M1 de la chambre normale
(Bq/m3).....................................................................................................................................83
Figure 34: Vecteur mapp de concentration radon (Bq/m3)....................................................84
Figure 35: Reliefs de plan médian horizontal: concentration du radon (Bq/m3)...................84
9