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Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Te

Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie ∗∗∗ ∗ ∗∗∗ Université du 7 novembre à Carthage ∗∗∗ ∗ ∗∗∗ Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention du Diplôme National d’Ingénieur en Sciences Appliquées et en Technologie Filière : Chimie Industrielle Sujet : Mesure de la Radioactivité dans les Produits Détergents par Spectrométrie Gamma Réalisé par : Abir KSOURI Entreprise d’accueil : Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires Soutenu le 21/01/10 Président de Jury : Mr. Faouzi BOUACHIR Examinateur : Mr. Sami ABDELMOULA Responsable INSAT : Mr. Naceur AYED Responsable entreprise : Mlle. Souad BACCOUCHE Année Universitaire : 2009/2010 Mesure de la Radioactivité dans les produits Détergents par Spectrométrie Gamma PFE Ingénieur / Abir KSOURI REMERCIEMENTS REMERCIEMENTS REMERCIEMENTS REMERCIEMENTS Au terme de ce travail, je tiens à remercier le Directeur Général du Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires, le le le le Professeur Adel TRABELSI Professeur Adel TRABELSI Professeur Adel TRABELSI Professeur Adel TRABELSI, pour m’avoir accueillie au sein de son établissement. Je tiens aussi à exprimer mes vifs remerciements à mes encadreurs Mlle. Mlle. Mlle. Mlle. Souad BACCOUCHE Souad BACCOUCHE Souad BACCOUCHE Souad BACCOUCHE, Ingénieur Général, sous directrice de la recherche sur l’Energie et la Matière et Mr. Mr. Mr. Mr. Naceur AYED Naceur AYED Naceur AYED Naceur AYED, Professeur en Chimie Industrielle pour leurs précieux conseils, leur aide continue et leur amabilité. Il m’est également agréable d’exprimer ma gratitude à Mr. Foued Mr. Foued Mr. Foued Mr. Foued GHARBI GHARBI GHARBI GHARBI, Maître assistant en physique nucléaire ainsi qu’à Mr. Mr. Mr. Mr. Mansour OUISLATI Mansour OUISLATI Mansour OUISLATI Mansour OUISLATI, Ingénieur en Maintenance et Instrumentation, Mr. Bassem SELMI Mr. Bassem SELMI Mr. Bassem SELMI Mr. Bassem SELMI, Ingénieur en Chimie Analytique et Mr. Mr. Mr. Mr. Moham Moham Moham Mohamed ed ed ed SAMAALI SAMAALI SAMAALI SAMAALI, Technicien au laboratoire de radiochimie, pour leur sympathie, leur aide et leur disponibilité. Je remercie également les membres du jury, M M M Mr. Faouzi BOUACHIR r. Faouzi BOUACHIR r. Faouzi BOUACHIR r. Faouzi BOUACHIR et M M M Mr. Sami ABDELMOULA r. Sami ABDELMOULA r. Sami ABDELMOULA r. Sami ABDELMOULA, qui me font l’honneur d’évaluer ce travail. Je dédie mon travail à mes chers parents Jamel Jamel Jamel Jamel et Afifa Afifa Afifa Afifa et à mes frères Anis Anis Anis Anis et Mohamed Ali Mohamed Ali Mohamed Ali Mohamed Ali. Mesure de la Radioactivité dans les produits Détergents par Spectrométrie Gamma PFE Ingénieur / Abir KSOURI SOMMAIRE INTRODUCTION …………………………………………………………………. 1 PRESENTATION DU CNSTN …………………………………………………. 2 Partie A : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ………………………………….. 3 A-I- Produits détergents ……………………………………………….... 3 A-I-1- Définition ………………………………………………………………. 3 A-I-2- Savons …………………………………………...................................... 3 A-I-3- Eaux de Javel …………………………………………………………... 6 A-I-4- Détergents ……………………………………………………………… 7 A-I-5- Shampooings …………………………………………………………… 16 A-II- Notions de la radioactivité ………………………………………. 19 A-II-1- Monde atomique ………………………………………………………. 19 A-II-2- Lois de la radioactivité ………………………………………………. 20 A-II-3- Types de la radioactivité……………………………………………….. 22 A-II-4- Caractéristiques des rayonnements radioactifs ………………………... 24 A-II-5- Sources de la radioactivité naturelle …………………………………... 25 A-III- Technique de spectrométrie gamma ………………………… 31 A-III-1- Interaction des rayons gamma avec la matière ……………………….. 31 A-III-2- Chaîne de spectrométrie gamma …………………………………….. 33 Partie B : ETUDE EXPERIMENTALE ……………………………………... 37 B-I- Echantillonnage ……………………………………………………... 37 B-I-1- Description des échantillons ………………………………………….. 38 B-I-2- Préparation des échantillons ……………………………………………. 40 B-II- Réglage et calibration de la chaîne d’analyse ………………. 41 B-II-1- Etalonnage en énergie …………………………………………………. 42 B-II-2- Etalonnage en efficacité ………………………………………………. 43 B-II-3- Acquisition du bruit de fond …………………………………………... 47 B-III- Méthodes d’identification et quantification des radionucléides .............................................................................................. 48 B-III-1- Calcul de l’activité d’un radionucléide ……………………………….. 50 B-III-2- Calcul de l’activité minimale détectable …………………………….. 50 B-III-3- Estimation des incertitudes …………………………………………… 51 Mesure de la Radioactivité dans les produits Détergents par Spectrométrie Gamma PFE Ingénieur / Abir KSOURI B-IV- Résultats et interprétations …………………………………….. 53 B-IV-1- Les activités des radionucléides ……………………………………… 53 B-IV-1-1- Produits détergents …………………………………………………. 53 B-IV-1-2- Matières premières …………………………………………………. 61 B-IV-1-3- Interprétations ……………………………………………………… 63 B-IV-2- Estimation de la dose …………………………………………………. 65 B-IV-2-1- Activité de l’équivalent radium …………………………………….. 65 B-IV-2-2- Indice gamma ………………………………………………………. 66 B-IV-2-3- Dose efficace annuelle……………………………………………… 67 CONCLUSION & PERSPECTIVES...………………………………………... 70 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES…………………………………….. 71 NETOGRAPHIE…………………………………………………………………… 72 ANNEXES……………………………………………………………………………. 72 Mesure de la Radioactivité dans les produits Détergents par Spectrométrie Gamma PFE Ingénieur / Abir KSOURI Liste des tableaux Tableau 1 : Exemples de formules de détergent en poudre : Formule A = lavage à la main – Formule B = lavage en machines à laver Tableau 2 : Formule générale d’un shampooing liquide Tableau 3 : Description des produits lave vaisselles Tableau 4 : Description des produits lave linges Tableau 5 : Description des shampooings Tableau 6 : Description des savons Tableau 7 : Description des eaux de javel Tableau 8 : Résultats d’étalonnage en énergie Tableau 9 : Résultats de l’étalonnage en efficacité Tableau 10 : Les différents radionucléides détectés lors de la radioanalyse, les énergies et les probabilités d’émission gamma. Tableau 11 : Résultats relatifs aux activités des radionucléides dans les laves linges Tableau 12 : Résultats relatifs aux activités des radionucléides dans les laves vaisselles Tableau 13 : Résultats relatifs aux activités des radionucléides dans les savons Tableau 14 : Résultats relatifs aux activités des radionucléides dans les eaux de Javel Tableau 15 : Résultats relatifs aux activités des radionucléides dans les shampooings Tableau 16 : Résultats relatifs aux activités des radionucléides dans les différents produits analysés Tableau 17 : Les activités de l’U-238 dans les échantillons des laves linges et vaisselles Tableau 18 : Résultats relatifs aux activités des radionucléides dans les matières premières Tableau 19 : les activités des radionucléides dans les différentes matières premières Tableau 20 : Résultats relatifs aux différents indices estimant la dose : Raeq (Bq.kg-1),Iγ et HR (mSv.an-1) dans les produits détergents Tableau 21 : Résultats relatifs aux différents indices estimant la dose : Raeq (Bq.kg-1),Iγ et HR (mSv.an-1) dans les matières premières Mesure de la Radioactivité dans les produits Détergents par Spectrométrie Gamma PFE Ingénieur / Abir KSOURI Liste des figures Figure 1 : Procédé discontinu de fabrication industrielle du savon Figure 2 : Procédé de fabrication industrielle de l’hypochlorite de sodium Figure 3 : Processus typique de production des détergents en poudre Figure 4 : Processus de fabrication des détergents liquides Figure 5 : Diagramme (N, Z) représentant les noyaux stables et instables Figure 6 : Courbe de décroissance radioactive Figure 7 : Famille de l’238U Figure 8 : Famille de l’235U Figure 9 : Famille du 232Th Figure 10 : Effet photoélectrique Figure 11 : Effet compton Figure 12 : Effet de matérialisation Figure 13 : Schéma de principe d’une chaîne de spectrométrie gamma Figure 14 : Vue schématique de principe de détection de rayonnement gamma avec un détecteur à semi-conducteur Figure 15 : Les échantillons à analyser dans les géométries de type Marinelli Beaker Figure 16 : Schéma de la chaîne de spectrométrie gamma utilisée dans nos mesures Figure 17 : Droite d’étalonnage en énergie Figure 18 : Courbe d’étalonnage en efficacité: ε = f (E) Figure 19 : Courbe d’étalonnage en efficacité Ln (ε) = f Ln(E) Figure 20 : Partie linéaire de la courbe d’étalonnage en efficacité Ln (ε) = f Ln(E) Figure 21 : Partie polynomiale de la courbe d’étalonnage en efficacité Ln (ε) = f Ln(E) Figure 22 : Spectre de bruit de fond Figure 23 : Histogramme des activités des radionucléides dans tous les échantillons de produits détergents Figure 24 : Histogramme des activités moyennes des radionucléides selon le type de produits détergents Figure 25 : Histogramme des activités moyennes de l’U-235 dans les produits détergents Figure 26 : Histogramme des activités moyennes de l’U-238 dans les produits détergents Mesure de la Radioactivité dans les produits Détergents par Spectrométrie Gamma PFE Ingénieur / Abir KSOURI Figure 27 : Histogramme des activités moyennes du Ra-226 dans les produits détergents Figure 28 : Histogramme des activités du Th-232 dans les produits détergents Figure 29 : Histogramme des activités du K-40 dans les produits détergents Figure 30 : Histogrammes des activités des radionucléides dans les matières premières Figure 31 : Les activités des radionucléides dans la matière première et le produit détergent correspondant (STPP/laves linges) Figure 32 : Les activités des radionucléides dans la matière première et les produits détergents correspondants (Soude caustique/Savons-Eaux de javel) Figure 33 : Les activités des radionucléides dans la matière première et le produit détergent correspondant (Lauryl éther sulfate/Shampooings) Figure 34 : Histogramme des activités de Raeq dans les produits détergents Figure 35 : Histogramme des doses efficaces annuelles des produits détergents Figure 36 : Histogramme des doses efficaces annuelles des matières premières Figure 37 : Histogramme des activités de Raeq dans les matières premières Mesure de la Radioactivité dans les Produits Détergents par Spectrométrie Gamma PFE Ingénieur / Abir KSOURI 1 INTRODUCTION La Tunisie évolue comme toute nation et s’oriente, entre autres, vers l’établissement de bases de données des différents paramètres caractérisant divers produits nationaux d’origine agricole, industrielle, pharmaceutique, etc. L’établissement d’une base de données sur l’état radiologique et le niveau de radioactivité des produits constitue un axe uploads/Industriel/ detergents-institut-tunis.pdf