Mastère en Physique Quantique Présenté à la Faculté des Sciences de Tunis Par : Meriem Ben Ali Meriem Ben Ali Meriem Ben Ali Meriem Ben Ali Sujet Année Universitaire 2008-2009 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. UNIVERSITE DE TUNIS EL MANAR FACULTE DES SCIENCES DE TUNIS CENTRE NATIONAL DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES NUCLEAIRES
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Mastère en Physique Quantique
Présenté à la Faculté des Sciences de Tunis
Par : Meriem Ben AliMeriem Ben AliMeriem Ben AliMeriem Ben Ali
Sujet
Année Universitaire 2008-2009
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.
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DE TUNIS
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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.
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3
Table des matières
Table des matières ................................................................................................................3
Table des figures...................................................................................................................8
Table des Tableaux............................................................................................................. 10
En 1899, Rutherford a decouvert qu’il ya une substance radioactive à partir du thorium qu’il
l’a nommé « émanation ». Après, le chimiste « Frederick soddy » determine que cette
« émanation »( le radon-222) provient du radium-226.
Le radon-222 ,étymologie de nom : vient de Radium, est classé dans le groupe de gaz rare. Il
a été decouvert par Frederick Ernest Dorn (Allemagne) en1900. Le Radon était appelé
‘nitens’, ce qui signifie ‘brillant’. C’est un gaz radioactif naturel omniprésent à la surface de la
Terre, provenant de la désintégration d‘atomes eux-mêmes radioactifs et présents dans la
croûte terrestre comme l’uranium.
En effet, toutes les roches contiennent de l’uranium, généralement en petite quantité (entre 1
et 3 parties par million). Certaines roches peuvent avoir des teneurs moyennes plus
importantes, jusqu’à 100 ppm d’uranium : on peut citer les roches volcaniques, les granites,
les schistes noirs, les roches sédimentaires qui contiennent des phosphates et les roches
métamorphiques dérivées de ces roches. Les teneurs peuvent atteindre des valeurs allant
jusqu’à quelques pourcents, voire dizaines de pourcents de manière très exceptionnelle, au
sein de gisements miniers, (Bertig, E. S. (1979)), (Chrestine, R. M. (2009)), (D. Pelligrini,
(2009)), (Ielsch G. , (2001)).
Le radon est un gaz rare, inodore, incolore et inerte chimiquement. Il possède trois isotopes
naturels (219Rn, 220Rn et 222Rn) descendants de radionucléides présents dans les sols (235U, 232Th, 238U, respectivement), (B. Melloni et al. (2000)). Leurs abondances respectives sont,
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par conséquent, fonction de la nature du sous sol, c’est-à-dire des teneurs en 235U, 232Th et 238U, mais également de leur période radioactive (ou période de demi-vie). Ainsi, la période
relativement longue du radon-222 vis-à-vis des deux autres isotopes, et les teneurs
généralement plus importants de ses précurseurs, impliquent que cet isotope est généralement
le plus abondant dans l’environnement.
Le tableau 4 présente les principales sources de radon sur terre, (C. Zeineb, 2007).
Tableau 4: principales sources de radon sur la terre.
Sources Production annuelle (Bq/an)
Sol 9.1019
Océans 9.1017
Extraction de gaz naturel 3.1014
Extraction du charbon 2.1013
STABLE
222Rn 226Ra 230Th 234U 234Po 234Th
E
M A
N A
T I
O
N
222Rn
218Po
214Pb
214Bi
214Po
210Pb
214Bi 210Po
206Pb
238URA
DESCENDANTS SOLIDE a VIE COURTE
DESCENDANTS SOLIDE à VIE LONGUE
Figure10: Mecanisme de décroissance du radon et descendants.
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2. Caractéristiques physico-chimiques :
Du point de vue physico-chimique, le radon est un gaz naturel, radioactif, présent à faible
concentration dans presque tous les sols et les roches. Le radon fait partie de la classification
chimique des gaz rares, comme le Néon, le krypton, le xénon. C’est le gaz le plus lourd connu
(densité 9,72 g/l À 0 °C, Soit 8 fois plus que l’air) mais il reste très volatil. Il est soluble dans
l’eau et dans certains composés organiques, (Ielsch G., (2001)).
Ses principales caracteristiques physico-chimiques sont présentées ci dessous :
Tableau 5: Principales propriétés physico-chimiques du radon.
Radon
Numero atomique Z 86
Gamme isotopique (A) 200-226
Configuratio électronique Xe 4f14 5d10 6s2 6p6
Potentiel d’ionisation (ev) 10.7
Temperature de fusion (°C) -71
Temperature d’ébullition (°C) -62
Densité (kg.m-3)
Gaz
Liquide
Solubilité dans l’eau à 20°C
9.73
4400
0.23
Solubilité relative à l’air
Sang
Toluène
Graisses
0.5
13
16
Coéffetient de sorption (m3.kg-3)
Charbon
Toluène
Quartz
2 à 6
10-4
< 3 10-5
Coéffetient de dffusion (m2.s-1)
Air
Eau
Sol
10-5
10-9
10-6 (très variable)
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A cause de sa nature gazeuse, le Radon se diffuse partout et se retrouve naturellemnt dans nos
habitations à des concentrations dépendantes de la situation géologique de l’habitat, condition
météorologique et type de construction, puisqu ‘il est gazeu et il ne se combine avec aucun
autre élement chimique. Il peut cheminer par les cavités ou la porosité du sol jusqu’aux
nappes aquifère, où il se dissout, et on le trouve dispersé en quantité généralement très faible
mais variable selon la region.
3. Désintégration du radon:
La désintégration d’un atome radioactif comme le radon, causée par son instabilité, se
manifeste par sa transformation spontanée en un autre atome appelé « produit de
désintégration », « produit de filiation » ou « descendant ». Cette transformation est
systématiquement accompagnée de l’émission de rayonnements ionisants. Lorsque le
descendant est lui-même radioactif, il se désintègre également en un autre atome et ainsi de
suite jusqu’à parvenir à un atome stable non radioactif, dans notre cas, l’isotope du plomb.
On définit ainsi une filiation radioactive comme la succession de réactions de désintégration
conduisant à la stabilisation d’un atome instable. Une telle chaîne de désintégration peut être
représentée graphiquement comme suite.
Figure 11: Famille Radioactive naturelle de l'Uranium-238.
238U
234Th
234mPa
218Po 210Po
222Rn
214Po
210Bi
226Ra
234U
230Th
214Pb
206Pb
210Pb
214Bi
4.2 Mev
4.8 Mev
4.7
4.8 Mev
5.5 Mev
6.0 Mev 7.7 Mev 5.3 Mev
4.47 109
an
24.1 j
1.17 min 2.455 105
an
7.538 104 an
1600
3.8235 j
3.05 min
26.8 min
19.9 min
165µs
22.3 an
5.013 j
138.4j
Stabl
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Figure 12: Famille radioactive naturelle du thorium-2
Figure 13: Famille Radioactive naturelle de l'Uranium-235.
Th-232
Ra-228
Bi-212
Ac-228
Po-216
Ti-208
Pb-208
Po-212
Pb-212
Th-228
Ra-224
1.40 1010 an
5.75 an 6.13 h
1,91 an
3.66 j
Rn-220
55.6 s
0.15 s
10.64 h
60.55 min
3.07 min
3.05 107 s
Stable
U-235
Th-231
PO-
Pb-211
Ra-
Ti-207
At-215
Rn-
Ac-
Pa-231
Bi-211
Pb-
Po-
Th-227
Fr-223
7.04 104ans
25.52 h
3.28 104 an
21.77 an
21.8 min
18.72 j
11.43 j
3.96 s
1.78 103 s
36.1 min
10-4 s
2.14 min
4.77 min
0.515 s
Stable
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Le radon possède trois isotopes naturels issus de radioéléments présents dans le sol, ils
appartiennent à trois familles radioactives naturelles, et sont formés par désintégration α du
parent radium.
Conciderant par exemple, la désintegration du noyau instable de radium-226. Elle conduit à la
formation d’un atome de radon-222, accompagnée de l’emission d’un noyau d’hélium
(particule α), (B. Melloni et al. (2000)) :
226 222 488 86 2Ra Rn He→ +
Les trois isotopes du radon sont:
� 219Rn(actinon) : est le moins abondant des 3 isotopes car le teneur en 235U dans les
roches et les sols represente environ 0.73 % de celle de l’238U par suite, il est
pratiquement absent dans l’atmosphère et les eaux souterraines.
� 220Rn (thoron) : issu de 232Th, est le plus abondant des trois isotopes relachés par la
terre. Cependant, il disparait très vite de l’atmosphère en raison de sa courte periode
(55 s).
� 222Rn(radon) : descendant du 226Ra, malgré qu’il emane en quantité plus faible que le
thoron (100 fois moins en moyenne). Il est l’isotope le plus présent dans l’atmosphère
à cause de sa periode radioactive qui est de 3.8235 j, cette periode lui permette de
migrer jusqu’à l’air libre.
Le tableau 6 récapitule le mode de désintégration ainsi que la période radioactive de l’238U et
de ses descendants.
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Tableau 6: chaine radioactive de l'uranium-238, (43).
Radionucléide Mode de désintégration Période radioactive
Uranium 238 Alpha 4,5 milliards d’années
Thorium 234 Beta, gamma 24 jours
Protactinium 234m (3) Beta, gamma 1,2 minute
Uranium 234 Alpha 250 000 ans
Thorium 230 Alpha, gamma 75 000 ans
Radium 226 Alpha, gamma 1600 ans
Radon 222 (gaz) Alpha 3,82 jours
Polonium 218 Alpha 3 minutes
Plomb 214 Beta, gamma 27 minutes
Bismuth 214 Beta, gamma 20 minutes
Polonium 214 Alpha 0,00016 secondes
Plomb 210 Beta, gamma 22,3 ans
Bismuth 210 Beta 5 jours
Polonium 210 Alpha 138,5 jours
Plomb 206 Stable
Chaque isotope radioactif possède sa propre vitesse de décroissance, caractérisée par sa
période radioactive : celle du radon-222 est de 3,82 jours. Les quatre produits de filiation
directement issus du radon-222 ont de leur part une période encore plus courte, inférieure à
l’heure. Il s’agit du polonium-218, du plomb-214, du bismuth-214 et du polonium-214.
Ainsi, si tous les atomes de radon sont désintégrés, la radioactivité des descendants à vie
courte disparaît rapidement. Contrairement au radon, ces radionucléides sont des aérosols
solides et s’attachent aux fines poussières de l’atmosphère, (C. Ferry, 2000), (W. W.
Nazaroff, 1992).
4. Exhalation du radon :
L’exhalation est le mécanisme par lequel un atome du radon produit à l’intérieur du matériau
considéré parvient jusqu’à sa surface. Elle regroupe plus précisément deux étapes :
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l’émanation et le transport. Elle est couramment exprimée en flux surfacique d’exhalation du
radon (Bq. m-2.s-1), (Ielsch G., (2001)).
4.1. Emanation:
4.1.1. Définition :
L’émanation du radon est le mécanisme par lequel un atome de radon quitte le grain
individuel de matériau solide dans lequel il a été formé et arrive dans l’espace libre des pores.
Le facteur ou le pouvoir d’émanation du matériau permet de quantifier ce phénomène. Il est
défini comme le rapport du nombre d’atomes de radon qui parviennent dans l’espace des
pores du matériau par unité de temps et de volume sur le nombre total d’atomes de radon
formés par unité de temps et de volume, (IRSN, 2007), (Ramachandran, T. V. 1990).
Ce facteur est compris entre 0 et 1. Le tableau 7 présente le coefficient d’émanation de
différents matériaux :
Tableau 7: Coefficient d'émanation de différents matériaux (Pellegrini. 1997).
Facteur d’émanation
Min. Max. Moy.
Sols 0.05 0.32 0.2 Sol dés agrégés saturés
Roches st minerais <0.01 0.4 - Roches concassés
Charbon <0.01 0.4 0.08 0-40% de teneur en eau
Minéraux d’uranium 0.02
0.03
0.26
0.18
-
-
Concassés sec et saturés
Minerais concassés
Résidus de traitement
d’uranium
0.07
0.1
0.31
0.12
-
-
Sec et saturés
Secs
Matériaux de construction 0.02
0.1
0.02
0.1
0.4
0.03
0.04
0.15
Brique et argile
Béton
Ciment
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4.1.2. Mécanismes d’émanation:
L’émanation peut être engendrée par quatre processus, (IRSN, 2007), (P. M. Rutherford, et al.
(1995)).
· Le recul direct : lors de sa formation par désintégration d’un atome de radium, l’atome de
radon est doté d’une énergie cinétique, appelée énergie de recul, qui lui permet d’être éjecté
du grain du matériau. Dans un minéral de densité commune, la distance qu’il peut parcourir
grâce à cette énergie est de l’ordre de 20 à 70 nm.
· La diffusion : un atome de radon resté piégé dans le grain peut atteindre l’espace des pores
par diffusion. Cependant, compte tenu de la lenteur de ce mécanisme, seuls les atomes de
radon situés en surface des phases solides ont une chance d’émaner avant de se désintégrer.
· La dissolution de la phase solide : ce mécanisme peut mener à la libération de l’atome du
radon dans le cas de matériaux qui se décomposent facilement dans l’eau.
· Le recul indirect : un atome de radon extrait de la phase solide par recul direct peut
s’insérer dans le grain opposé si son énergie résiduelle est suffisante. Par diffusion, cet atome
peut ensuite revenir dans l’espace des pores.
4.1.3. Influence des caractéristiques du milieu :
D’après les mécanismes décrits précédemment, le facteur d’émanation d’un milieu poreux
dépend de la nature de la matrice solide, de la taille des particules, de la taille des pores et de
la distribution du radium dans le grain (surfacique ou homogène dans la masse).
Figure 14: es scénarios de formation du Rn-222, (IRSN, 2009).
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Les grains ont un diamètre 2 µm ; les points noirs sont des atomes de 226Ra ; les points blancs
des atomes De 222Rn ; (A') est piégé dans le grain dans lequel il est formé ; (B') et (D') sont
piégés Dans des grains voisins ; (C’) émane par recul direct, sa distance de recul étant Réduite
par la présence d’eau (d’après Ferry, 2000).
Ainsi, le facteur d’émanation d’un sol dépend de la texture de celui-ci. De plus, la distance de
recul n’est pas la même dans l’eau que dans l’air, la probabilité de piégeage dans un grain
voisin diminue avec la quantité d’eau présente dans les pores. La figure 15 présente
l’influence de la teneur en eau du matériau sur le coefficient d’émanation. Pour la plupart des
sols, entre 10 et 50% du radon produit pourra s’échapper du grain et entrer dans les pores.
Figure 15: Variation de facteur d'émanation selon le teneur en eau, (46).
4.2. Transport :
4.2.1. Transport par diffusion :
C’est un mécanisme lent qui intervient au sein des zones plus perméables que constituent les
pores d’une roche ou d’un sol. Le radon migre sous l’effet d’un processus de diffusion
moléculaire qui tend à homogénéiser spatialement les teneurs en radon, (B. Melloni et al.
2000).
.
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4.2.2. Transport par advection/convection:
La convection et l’advection sont deux processus physiques actifs de transport de matière,
dont l’énergie provient respectivement d’un gradient de température (convection) et d’un
gradient de pression (advection). Le mouvement s’effectue des secteurs à températures (ou
pressions) élevées vers des secteurs à températures (ou pressions) faibles.
Le radon a peu de mobilité propre (gaz dense, absence de réaction chimique, concentration
infime…). Il est donc transporté, d’une part, par les autres gaz du sol et du sous-sol (gaz
vecteurs) et, d’autre part, par l’eau du sol. Les vitesses de transport associées à ces processus
sont d’un à plusieurs ordres de grandeur plus importants que celles induites par les
mécanismes de diffusion : plusieurs dizaines de centimètres à plusieurs dizaines de mètres par
heure. Ainsi, le radon atteignant la surface pourra provenir d’une zone située plus
profondément (Ielsch G., 2001).
4.2.3. Transport par l’eau :
Le radon est présent dans pratiquement toutes les eaux naturelles de surface et souterraines, à
des niveaux d’activité volumique de quelques becquerels (eaux de surface) à plusieurs
milliers de becquerels par litre (aquifère profond, puits ou forage, source thermale, etc.).
Il a deux origines :
� La première, minoritaire, est due à la décroissance radioactive du radium 226 dissous
dans l’eau ;
� La seconde, majoritaire, provient de la dissolution du radon dans la roche encaissante
ou dans la roche réservoir.
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La figure ci-dessus présente les mécanismes d’exhalation du radon et ses différents sources
qui généralisés dans le tableau 8, (B. Melloni, 2000).
Tableau 8: Sources du radon.
Sources Transferts de Rn vers
l’atmosphère (mci/an)
Sol 2000
Eau 500
Ocean 30
Phosphate 3
Uranium 2
Charbon 0.02
Gaz naturel 0.01
-sol et roche : la teneur de radon varie d’une région à une autre selon plusieurs facteurs
géologiques du sol parmi lesquelles la présence de radium-226 et l’uranium-238 qui sont à
l’origine de l’émanation de radon dans le sol. Environ 80% de gaz exhalé du 222Rn à
l’extérieur résultant de la couche supérieure de la terre.
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44
-Eau : la solubilité de radon augmente avec la diminution de température d’eau. Donc,
lorsque l’eau souterraine froide s’infiltre dans les roches, ces derniers absorbent une quantité
importante de radon et sous l’effet de plusieurs facteurs météorologiques précisément
variations de température, l’eau chauffée et le radon commence à fuir vers l’atmosphère. On
estime qu'une teneur en radon de 1.000 Bq/l dans l'eau du robinet peut donner 100 à 200
Bq/m3 dans l'air intérieur.
-Matériaux de constructions : Les matériaux de constructions d’origine roches ou terre
(ciment, céramique,…) renferment des matières radioactives naturelles telles que l’uranium,
radium, radon et ses descendants. La perméabilité et la porosité des matériaux de
constructions sont les responsables, ne sont pas l’unique, à l’émanation de radon à l’extérieur.
Aussi, le 222Rn soluble dans le peinture grâce à sa température d’ébullition (-60°c) et de
fondation (-70°).
Pour les autres matériaux comme le bois, contient une faible quantité de radium.
5. Risque sanitaires :
Le radon est considéré aujourd’hui comme étant la source principale d’exposition de la
population aux rayonnements ionisants1 (O. Catelinois, 2007) . L’exposition au radon
représente en moyenne 59% de la dose due aux rayonnements d’origine naturelle. Sur la base
des résultats des études expérimentales et épidémiologiques, l’Organisation Mondiale de la
santé (OMS.) a classé le radon comme cancérigène pulmonaire certain chez l’homme. Les
effets sanitaires des faibles doses de rayonnements ionisants, sont de plusieurs types, (M.
Tirmarche, 2007).
• Une augmentation des risques de cancer.
• Une augmentation possible des risques de transmissions d’anomalies génétiques.
• Des effets possibles sur les systèmes nerveux, digestif ou endocrinien pouvant résulter
d’une incorporation chronique de radionucléides.
Néanmoins ce schéma diffère pour le radon, car il pénètre surtout dans l’organisme avec l’air
inhalé, plus rarement avec l’eau de boisson. Après inhalation, le gaz radon est exhalé car il
possède une faible affinité avec les tissus biologiques. Par contre, ses descendants 1 L’ionisation est la transformation d’atomes neutres en ions chargés électriquement.
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particulaires, fixés ou non sur les aérosols atmosphériques, se déposent le long des voies
respiratoires selon leur granulométrie. La plupart des descendants ont un effet limité sur les
tissus proches du site de dépôt, les cellules cibles étant les cellules de l’épithélium
bronchique. Par conséquent, l'accroissement du risque de cancer pulmonaire est le principal
danger résultant d'une forte exposition au radon, ce risque augmentant de façon linéaire avec
l’exposition cumulée au radon et à ses descendants (O. Catelinois et al. 2007).
6. Type de mesure du radon:
Il existe de nombreuses méthodes pour mesurer l’activité volumique du radon-222 et l’énergie
alpha potentielle volumique de ses descendants à vie courte dans l’atmosphère. Les
techniques de mesure peuvent être classées en trois catégories selon le mode de prélèvement,
(IRSN. 2007):
� Les méthodes de mesure ponctuelle qui consistent à prélever le radon sur une courte
durée (inférieure à 1 h) en un point donné de l’espace : Sur un laps de temps très bref,
quelques secondes à 1 min au maximum, qui donne une « photographie de la situation
à un moment donné. On prélève le volume défini de l’atmosphère à analyser par
pompage, dans une fiole à travers un filtre, ou directement dans une chambre
d’ionisation. Puis on détermine l’activité du radon et de ses produits de filiation au
moyen d’un ou de plusieurs comptages, par scintillation ou ionisation. Parmi les
dispositifs pouvant répondre aux exigences de la norme AFNOR, on trouve les fioles
scintillantes dont celles proposées par la société ALGADE
� Les méthodes de mesure intégrée qui nécessitent une durée de prélèvement minimale
d’une semaine afin d’inclure un certain nombre de cycles de variation journalière :
Effectuée sur une période de temps de 2 mois pour donner un résultat de la valeur
moyenne annuelle. Ce sont les mesures les plus utilisées pour dépister le radon. Parmi
les dispositifs répondant aux exigences de la norme NF M 60-766, le plus répandu est
le détecteur solide de traces nucléaires (DSTN). Le DSTN est constitué d’un polymère
ayant la particularité d’être sensible aux particules alpha du radon. Lors de leur
parcours dans le matériau, les particules alpha transfèrent leur énergie en ionisant ou
excitant les atomes du polymère. Cette énergie cédée au milieu traversé laisse des
zones de dégâts appelées « traces latentes». Ces traces sont ensuite révélées par un
traitement chimique approprié puis observées par microscope optique. Le nombre de
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traces est proportionnel à l’activité volumique moyenne de radon à laquelle le
détecteur est exposé.
� Les méthodes de mesure en continu qui consistent en un prélèvement effectué en
continu dont la durée doivent être adaptées à la dynamique du phénomène étudié.
L’ensemble de ces méthodes est codifié par les normes AFNOR : Qui permet de
suivre l’évolution de la concentration en fonction de temps. Comme, par exemple,
celles liées aux Changements de pression atmosphérique ou celles liées aux habitudes
de vie (ouverture des fenêtres, mise en route d’une ventilation…).
La figure 11 illustre à titre d’exemple les résultats des trois types de mesure de l’activité
volumique du radon.
Figure 11: Résultats obtenus suivant le type de mesure utilisées (continues,
intégrées et ponctuelle) (source IRSN, 2000).
7. réduction de radon:
La Commission Européenne recommande toutefois des valeurs limites de concentration dans
l'air ambiant de 400 Bq/m³ pour les maisons existantes, et de 200 Bq/m³ pour les nouvelles
habitations. Une Première solution, pour réduire la concentration du radon, consiste à aérer et
ventiler l’habitation en ouvrant plus souvent les fenêtres. Il est aussi nécessaire d’améliorer
l’étanchéité des murs et des planchers car le radon, présent dans le sous-sol surtout s’il est
granitique ou volcanique, diffuse par les fissures et les fractures du sol et s’accumule dans les
espaces fermés. On peut aussi installer une ventilation mécanique par insufflation de façon à
mettre l'espace intérieur en surpression.
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III Le Phosphogypse:
1. Généralité :
Le phosphogypse est le sous produit de la fabricaion de l’ acide phosphorique
H3PO4,résultant de l’attaque sulfirique d’un minerai de phosphate de calcium naturel,l’apatite.
Le phophogypse fait partie des gypses de synthèse, (H. Sfar Felfoul et al. 2009).
Le phosphogypse a une structure analogue au gypses naturel, (L. Reijinder, 2005). Il se
présente sous la forme d’une trés fine poudre humide, avec un teneur en eau de 20 à 30 %.
Figure 12: Aspect général du Phosphogypse De Sfax, Tunisie.
Echelle:_____: 100microns, (Ajem Lassead 2009)..
Le procedé de fabrication de phosphate le plus utilisé actuellement passe par l’attaque du
phosphate naturel par l’acide sulfirique H2SO4, qui permet d’obtenir l’acide phosphorique. La
reaction de cet acide phosphorique sur le phosphate naturel permet d’obtenir le
« superphosphate » qui contient entre 38 % et 45 % de phosphate, (Carbonell-Barrachina et
al. 2002)
C’est l’attaque sulfurique du phosphate naturel qui conduit à la formation de gypse , appelé
La relation est linéaire entre la concentration du radon et l’exposition au radon, fig.28 et fig.29 ;
plus la quantité de radium est importante plus l’exposition totale au radon est élevée et donc sa
concentration est importante. On remarque que l’exposition au radon est plus importante dans la
chambre à base Phosphogypse, 110 KBq.h/m3, que celle dans la chambre normale, 92 KBq.h/m3,
et donc comme on a vue, la concentration du radon dans la première est plus importante.
Remarque :
Le Tableau 23 représente le pourcentage de différence entre les concentrations des plans
médians de deux chambres points par point
Tableau 23: Différence des concentrations entre les deux chambres. Coordonnées des
dosimètres.
Chambres
X (m) Y (m) Chambre à base de Phosphogypse (B)
Chambre Normale (A)
Différence (%) (B-A)*100/B
0 0 46 34 26
1,2 0 28 31 -10
2,4 0 22 52 -136
3,6 0 42 35 16
0 1,2 46 26 43
1,2 1,2 20 20 0
2,4 1,2 25 17 32
3,6 1,2 63 31 50
0 2,4 39 18 53
1,2 2,4 24 18 25
2,4 2,4 24 16 33
3,6 2,4 28 25 10
0 3,6 59 53 10
1,2 3,6 61 21 65
2,4 3,6 28 27 3,5
3,6 3,6 25 28 -12
On remarque que la différence entre les concentrations de deux chambres une fois positive,
(X=0, Y=0) égale à 26.08 Bq/m3, donc la concentration du radon est plus élevée dans la
chambre à base de Phosphogyse que la chambre normale. Une autre fois négative, en (X=1.2,
Y=0) égale à -10.71 Bq/m3, ce qui signifie que la concentration du radon est plus importante
Projet de master FST/CNSTN
77
dans la chambre normale. La différence des concentrations entre la chambre normale et celle à
base de Phosphogypse n’est pas constante, il est très variable, ce qui explique la non uniformité
de gaz du radon, qu’été remarqué pour les fig. 25 et 26.
3.1.5. Discussions:
On s’intéresse, dans notre étude, aux plans médians pour avoir la diffusion de gaz du radon à
l’intérieur de deux chambres et parce qu’ils sont les zones de respiration générale.
En comparant les valeurs de deux chambres, on remarque que :
• Globalement les concentrations accroîtront en passant de la première à la deuxième chambre.
Par exemple le minimum et le maximum pour la chambre normale, Fig.25, sont
respectivement 16 Bq/m3 et 53Bq/m3, pour la chambre phosphogypsique, Fig.26, 25Bq/m3,
63Bq/m3. L’essentiel facteur présenté ici est la nature de matériau de construction, c’est-à-
dire la valorisation de Phosphogypse dans les briques de deuxième chambre, où la quantité
de radium est plus grand (37.59 Bq/kg) que les briques standard (29.09 Bq/kg). Le taux du
radon est proportionnel à l’activité de radium dans le matériau puisqu’il est la source du
radon. Aussi Les caractéristiques de matériau (perméabilité, porosité, présence de fissures)
influent sur le taux du radon exhalé.
• L’émanation du radon n’est pas uniforme et concentrée à certain endroit plus que d’autre
pour les deux chambres, malgré que la distribution de radium soit homogène dans les
briques. L’entré du radon s’effectue par le mouvement de l’air transporté dans la porosité du
matériau de construction et du sol. Ce mouvement d’air est la conséquence de la légère
dépression qui existe dans les chambres par rapport aux pores de matériaux. Cette dépression
est essentiellement provoquée par le tirage thermique3 lié à la différence de température entre
l’extérieur et l’intérieur des chambres. Ce gradient de température est la cause d’une
ventilation naturelle et donc une circulation libre d’air à l’intérieur des chambres qui influe
directement à la localisation de gaz du radon.
Ces résultats sont en accord avec les résultats numériques trouvés par V. Urosevic, (2008),
dans une chambre fermée construite avec la brique normale représentée ci-dessous :
3 Tirage thermique : est un phénomène physique participant à la ventilation naturelle des habitations, c’est un mouvement de convection de l’air crée par la différence de température entre l’air intérieur et l’air extérieur. Le début de l’air est approximativement proportionnel à la différence de deux températures.
Projet de master FST/CNSTN
78
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Y (m
)
14182226303438424650
Figure 25: concentration du radon en plan médian horizontal de la chambre normale (Bq/m3).
On remarque bien que dans les deux figures la concentration du radon n’est pas homogène et
qu’elle est plus dense près des murs et diminue on passant vers le milieu du plan médian
horizontale. Ceci l’intérieur de chambre, plus cette différence est forte plus l’exhalation de radon
dans le bâtiment est importante
• Les dosimètres utilisés sont des détecteurs des particules alpha provenant du radon et/ou de
leurs descendants, mais les descendants de radon se fixent sur les murs et les parois dans des
proportions variables [20], et donc la détection dans cette zone est plus importante.
• Par comparaison de deux plans médians on remarque qu’en milieu de deux plans on détecte
la plus faible concentration du radon à cause de libre circulation d’air dans cette zone, sous
l’effet de ventilation naturelle. Ce phénomène est remarqué en point (x=0, y=0) vers le point
(x=1.5, y=3.6) il y a circulation d’air, donc la concentration du radon est plus faible dans cet
endroit.
• A cause de nature de gaz du radon, la dépression dans la chambre, la quantité de radium dans
le sol et dans le matériau de construction, la concentration du radon est inversement
proportionnelle à l’altitude autrement dit le radon est plus concentré au niveau du plancher et
décroît en passant vers le plafond. Ces mêmes résultats ont été conclus par Lupa et al, (2008).
• Pour la méthode de mesure intégrée la Commission des communautés Européenne, (1990) n°
90/143/Euratom, a fixé le seuil d’alerte à 1000 Bq/m3 et le seuil de précaution à 400 Bq/m3,
valeur incitative pour les bâtiments existants. La valeur guide de 200 Bq/m3 a été retenue
pour les bâtiments à construire.
En résumé :
Figure 30: Résultats V. Urosevic, (2008). (Plan médian horizontal)
Projet de master FST/CNSTN
79
� En dessous de 400 Bq/m3 : la situation ne justifie pas d’action correctrice particulière ;
aérer et ventiler permet cependant d’améliorer la qualité de l’air à intérieur des locaux et
d’abaisser la concentration en radon.
� Entre 400 et 1000 Bq/m3 : il est souhaitable d’entreprendre des actions correctrices
simples afin d’abaisser la concentration de radon en dessous de 400 Bq/m3 et à un seuil
aussi bas que possible.
� Au delà de 1000 Bq/m3 : des actions correctrices doivent être impérativement conduites
à bref délai car le niveau de risque peut être important.
En cas de résultats supérieurs à 400 Bq/m3, il est souhaitable de faire réaliser un diagnostic du
bâtiment afin de connaître les voies d’entrée du radon et mettre en œuvre les techniques de
réduction éventuellement nécessaires.
Dans notre étude, la plus grande valeur de concentration obtenue est 125 Bq/m3, Fig. 27, dans le
coin de plancher de coordonnée (3.6, 0, 0) de la chambre fabriquée avec les briques à base de
Phosphogypse. Si on la considère comme une construction de future, 125 Bq/m3 est inférieure à
200 Bq/m3, limite de concentration moyenne à l’intérieur des bâtiments fixé par la commission
des communautés européennes.
Donc on peut dire que la valorisation de Phosphogypse dans les briques est possible.
On peut confirmer ces résultats après l’expérience prochaine, où les mesures sont faites pendant
Décembre - Février, pendant cette période le radon atteint son concentration limite dans une
habitation, Frederic Perrier, (2007).
Projet de master FST/CNSTN
80
3.2. Deuxième expérience :
Les résultats obtenus dans le premier essai sont acceptables et inférieurs aux limites fixées par
les normes. Ce qui nous a encouragé à poursuivre les mesures après avoir accomplir les travaux
de finition (enduit, carrelage,…), Photo 4 et 5. La position des dosimètres et la période de
mesure ont été respectés comme pour le premier essai. Pour mieux interpréter les résultats, nous
avons choisi d’ajouter un autre plan médian vertical M2 et perpendiculaire au premier plan
médian horizontal (M1). Donc, le nombre des dosimètres a augmenté à 40 dosimètres dans
chaque chambre. On note bien ici que la période d’expérience est pendant Décembre - Février,
période où le taux du radon de radon atteint sa valeur maximale, (Frederic Perrier, (2007)). (K.
K. Nielson et al, 1984).
Figure 31: Position des plans de mesure.
(0,1,1
(0,1,0
0, 3.6, 3 3.6, 3.6, 3
0, 0, 3
0, 3.6, 3.6, 3.6, 0
0, 0, 0 3.6, 0, 0
Projet de master FST/CNSTN
81
Photo 4: vue de face de deux chambres
Photo 5: vue d’arrière de deux chambres
3.2.1. Variation horizontale de concentration du radon :
La figure 32 décrit la position des dosimètres dans le plan médian horizontal M1. Dans cette
figure, le symbole « N » renvoie à la chambre normale alors que « P » symbolise la chambre
fabriquée en briques à base de Phosphogypse.
Figure 32: Position des dosimètres (
0, 3.6, 1.5
3.6, 3.6, 1.5
3.6, 0, 1.5 0, 0, 1.5
X, (Z=1.5m)
Y
(N/P)M11 (N/P)M21 (N/P)M51 (N/P)M31 (N/P)M41
(N/P)M12
(N/P)M22 (N/P)M52 (N/P)M32
(N/P)M42
(N/P)K2 (N/P) I3
(N/P)K1
(N/P)M43
(N/P)M13 (N/P)M23 (N/P)M53 (N/P)M33
(N/P)M14 (N/P)M24 (N/P)M44 (N/P)M54 (N/P)M34
Projet de master FST/CNSTN
82
**) Chambre normale :
On enlève les dosimètres après 80 jours, de 5 décembre 2008 jusqu’au 20 février. Les résultats
de la concentration de radon dans la chambre construite en briques standard d’Aguereb sont
présentés par le tableau 24 :
Tableau 24: Mesure de concentration du radon en differents points du plan M1 de
chambre normale.
Position des
dosimètres :
Incertitude:
Symbole
de
détecteur:
Numéro
de
détecteur:
X (m) Y (m)
Exposition
(KBq.h/m3) :
Concentration
(Bq/m3) :
±% ± Bq/m3
NM11 308039 3,6 3,6 78 42 23 10
NM12 308041 3,6 2,4 89 48 22 11
K1 308086 3,6 1,8 65 35 26 9
NM13 308042 3,6 1,2 142 42 17 13
NM14 308043 3,6 0 59 32 27 9
NM21 308044 2,4 3,6 45 24 31 7
NM22 308045 2,4 2,4 55 30 28 8
NM23 308046 2,4 1,2 37 20 35 7
NM24 308047 2,4 0 52 28 29 8
NM51 308056 1,8 3,6 49 27 30 8
NM52 308057 1,8 2,4 52 28 29 8
I3 308078 1,8 1,8 59 32 27 9
NM53 308058 1,8 1,2 47 26 30 8
NM54 308059 1,8 0 44 24 32 8
NM31 308048 1,2 3,6 63 34 26 9
NM32 308049 1,2 2,4 47 26 30 8
NM33 308050 1,2 1,2 38 21 34 7
NM34 308051 1,2 0 71 38 25 10
NM41 308052 0 3,6 65 35 26 9
NM42 308053 0 2,4 45 24 31 7
K2 308085 0 1,8 71 39 25 10
NM43 308054 0 1,2 59 32 27 9
NM44 308055 0 0 73 39 24 9
Projet de master FST/CNSTN
83
La figure 33 montres la concentration du radon à l’intérieur de la chambre normale :
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5Y
(m
)
18202224262830323436384042444648
Figure 33: Concentration du radon aux différents points du plan M1 de la chambre
normale (Bq/m3).
Résultats :
La figure 33 montre la répartition du radon à l’intérieur de la chambre ; les zones claires pour les
concentrations faibles et les zones les plus foncées qui présentent les hautes concentrations.
Les concentrations les plus importantes sont de 48 Bq/m3, 39 Bq/m3, 39 Bq/m3, 42 Bq/m3,
respectivement pour les points de coordonnées (x=3,6 ; y=2,4), (x=0 ; y=1,8), (x=0 ; y=0),
(x=3,6 ; y=3,6). Ces points sont aux coins ou bien à côté des murs et loin d’aération. Ils sont plus
concentrés par rapport aux points qui se localisent à côté de la fenêtre, (x=2,4 ; y=3,6), (x=1,8 ;
y=3,6), de concentration successivement: 24 Bq/m3, 27 Bq/m3 et par rapport aux points qui sont
à côté de la porte : (x=2,4 ; y=0), (x=1,8 ; y=0), leurs concentrations consécutivement: 28 Bq/m3,
24 Bq/m3. Les plus faibles valeurs sont au milieu de plan médian de coordonnées : (x=2,4 ;
Les figures 34 et 35 présentent des autres visions de plan médian M1 :
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Y (m
)
18202224262830323436384042444648
Figure 34: Vecteur mapp de concentration radon (Bq/m3)
Cette figure nous présente le sens
d’accumulation de gaz du radon. Les
vecteurs sortent de zones de faible
concentration vers les zones les plus
concentrées.
2022242628303234363840424446
Figure 35: Reliefs de plan médian horizontal: concentration du radon (Bq/m3) La figure 35 représente une Vision
tridimensionnelle du plan médian en fonction de
la concentration du radon. La concentration est
faible près de la fenêtre (x=2.4, y=3.6), 24Bq/m3,
celle de la porte dans le point de coordonnées
(x=0 ; y=2,4) est de 24 Bq/m3.La circulation de
l’air est un facteur essentiel qui agit sur la
concentration du radon dans les chambres.
Porte
Fenêtre
Projet de master FST/CNSTN
85
**) Chambre fabriquée avec des briques à base de Phosphogypse:
Les résultats de la concentration du radon dans la chambre fabriquée en briques à base de Phosphogypse
sont présentés par le tableau 25.
Tableau 25: Mesure de concentration du radon en différents points du plan médian
de la chambre construite avec briques à base Phosphogypse.
Position des
dosimètres :
Incertitude:
Symbole
de
détecteur:
Numéro de
détecteur:
X (m) Y (m)
Exposition
(KBq.h/m3)
Concentration
(Bq/m3) :
±% ± Bq/m3
PM11 308100 3,6 3,6 81 44 23 10
PM12 308101 3,6 2,4 79 43 23 10
PK1 308083 3,6 1,8 96 52 21 11
PM13 308102 3,6 1,2 59 32 27 9
PM14 308103 3,6 0 73 40 24 10
PM21 308104
2,4
3,6
53
29
29
8
PM22 308105 2,4 2,4 68 37 95 9
PM23 308106 2,4 1,2 82 44 23 10
PM24 308107 2,4 0 72 28 24 9
PM51 308116 1,8 3,6 52 39 29 8
PM52 308117 1,8 2,4 61 33 27 9
PI3 308038 1,8 1,8 52 28 29 8
PM53 308118 1,8 1,2 51 28 29 8
PM54 308119 1,8 0 79 43 23 10
PM31 308108 1,2 3,6 38 21 34 7
PM32 308109 1,2 2,4 61 33 27 9
PM33 308110 1,2 1,2 81 44 23 10
PM34 308111 1,2 0 52 28 29 8
PM41 308112 0 3,6 73 40 24 10
PM42 308113 0 2,4 85 46 22 10
PK2 308088 0 1,8 69 37 25 9
PM43 308114 0 1,2 112 61 19 12
PM44 308115 0 0 128 69 18 12
Projet de master FST/CNSTN
86
La figure 36 montres la concentration du radon à l’intérieur de la chambre à base de Phosphogypse; les
zones claires pour les concentrations faibles par dégradation vers les zones les plus foncées qui
représentent les hautes concentrations du radon.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Y (m
)
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Figure 36: Présentation de concentration de gaz du radon en differents points de
plan médian de la chambre à base phosphogypse (Bq/m3).
Résultat :
Les points qui se trouvent dans les coins ou bien à côté des murs ont une forte concentration en
radon qui varie entre 46 Bq/m 3 et 69 Bq/m 3. Les autres points se trouvant près de la fenêtre ou
de la porte ont une concentration variant entre 24 Bq/m 3 et 39 Bq/m 3.
On remarque aussi une faible concentration au milieu de la chambre de l’ordre de 28 Bq/m 3 et
que la concentration du radon décroître en s’éloignant de mur comme reporté par (V. Urosevic,
2008) et (Zhuo, 2001).
La comparaison des concentrations du Rn-222 dans les deux plans médians pour les deux
chambres a permis d’aboutir à la remarque suivante : on a presque la même valeur minimale :
20 Bq/m 3 pour la chambre normale et 21 Bq/m 3 pour la chambre à base de Phosphogypse, tandis
que le maximum est de 48 Bq/m 3 pour la première et 69 Bq/m 3 pour la deuxième chambre,
c’est dire la concentration du radon dans la chambre normale représente 62% la concentration
du radon dans la chambre à base de Phosphogypse.
Projet de master FST/CNSTN
87
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5Y
(m
)
25
30
35
40
45
50
55
60
Figure 37: Vecteur mapp de
concentration du radon (Bq/m3).
Presque on a ici la même représentation que
la chambre normale : les vecteurs s’orientent
des zones les moins concentrées vers les
zones les plus concentrées. On remarque que
quasiment tous les flèches ont une même
direction vers les murs (sources
d’émanations du radon) et les coins de
chambre, ce qui confirme l’effet de matériau
de construction.
25
30
35
40
45
50
55
60
Figure 38: Reliefs de plan médian
horizontal: concentration du radon (Bq/m3)
Représentation tridimensionnelle des reliefs de plan
médian M1 de la chambre fabriquée avec des
briques à base de Phosphogypse : les zones de
couleur jaune et de faible altitude ont de faibles
concentrations et les zones de couleur rouge et
d’une altitude importante ont de hautes
concentrations.
3.2.2. Variation verticale de concentration du radon :
Dans cette partie, on veut étudier la variation de concentration du radon en fonction de
l’altitude. Les dosimètres sont fixés dans le plan médian vertical M2 et dans les positions
indiquées sur la figure 39, le symbole « N » pour la chambre normale et « P » pour la chambre
fabriquée avec les briques à base Phosphogypse.
Porte
Fenêtre
Projet de master FST/CNSTN
88
Z
Y ; X=1,8
**) chambre normale :
Le tableau 26 présente les résultats obtenus des concentrations de radon dans les différents points
du plan médian vertical M2 de la chambre construite en briques standard d’Aguereb.
Tableau 26: Mesure de concentration de gaz du radon en différents points du plan
médian vertical de la chambre normale.
Position des
dosimètres :
Incertitude:
Symbole
de
détecteur:
Numéro de
détecteur:
Y (m) Z (m)
Exposition
(KBq.h/m3)
:
Concentratio
n
(Bq/m3) :
±% ± Bq/m3
NH1 308070 3,6 3 77 42 24 10
NM51 308056 3,6 1,5 49 27 30 8
NH2 308071 3,6 0 77 42 24 10
NG1 308072 2,4 3 77 38 24 10
NM52 308057 2,4 1,5 52 28 29 8
NG2 308073 2,4 0 56 30 28 8
Figure 39: plan médian vertical, M2.
1.8, 0, 0
1.8, 0, 3 1.8, 3.6, 3
1.8, 3.6, 0
(N/P)H1 (N/P)G1
(N/P)M51
(N/P)H2
(N/P)M52 (N/P)M53
(N/P)G2
(N/P)M5
4
(N/P)I3
(N/P)F1
(N/P)F2
(N/P)I1
(N/P)I2 (N/P)E2
(N/P)E1
Projet de master FST/CNSTN
89
NI1 308068 1,8 3 84 46 23 11
NI3 308078 1,8 1,5 59 32 27 9
NI2 308069 1,8 0 87 47 22 10
NF1 308074 1,2 3 61 33 27 9
NM53 308058 1,2 1,5 47 26 30 8
NF2 308075 1,2 0 73 40 24 10
NE1 308076 0 3 84 45 23 10
NM54 308059 0 1,5 44 24 32 8
NE2 308077 0 0 69 37 25 9
La figure 40 montres la concentration du radon à l’intérieur de la chambre ; les zones jaunes pour les
concentrations faibles par dégradation vers les zones rouges qui représentent les hautes concentrations du
radon dans cette partie.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Y (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Z (
m)
2224262830323436384042434446
Figure 40: contour mapp de concentration du radon, plan médian M2 de la chambre
normale.
Résultats :
Lorsqu’on observe cette figure 40 la première remarque qu’on peut l’annoncée est : que le radon
est concentré dans le toit, (y=0 ; z=3), (y=1,8 ; z=3), et le plancher, (y=1,8; z=0), de
concentration respectivement 45 Bq/m3, 46 Bq/m3, 47 Bq/m3. La concentration de radon est
faible au milieu du plan M1 en (x=1,8; y = [0 ; 3,5] ; z =1,5) moyennement égale à 28 Bq/m3,
Z
Y; (X=1.8m)
Projet de master FST/CNSTN
90
aussi elle est faible pour les points auprès de la porte en (y=0 ; z=1,5) de concentration 24Bq/m3,
et près de la fenêtre (y=3,6 ; z=1,5) de concentration 25Bq/m3.
Deux facteurs essentiels apparaîtront ici :
-l’effet de sol qui est une source d’émanation du radon puisqu’il contient de radium, Tableau 16.
-l’effet des brique 6 trous qui renferme une quantité importante de radium 37.50 Bq/kg, qu’avec
ce dernier on construit le toit.
V. Urosevic, (2008) a remarqué que l’infiltration d’air perturbe la localisation de gaz du radon et
que sa concentration diminue où on à une aération. Ce qui est le cas dans notre étude puisque
l’infiltration d’air à partir de la porte et de la fenêtre, même s’ils sont fermés, conduit à
l’apparence d’une zone jaune au milieu du plan M2 qui désigne qu’en ce lieu la concentration du
radon est faible.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Y (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Z (m
)
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
Figure 39: Vecteur mapp de
concentration du radon dans le plan
médian vertical.
Dans cette figure le sens d’accumulation de
gaz radon apparaît nettement, on remarque
bien qu’il y a infiltration d’air à partir de la
porte (y=0 ; z=1.6) et de la fenêtre(y=3.6 ;
z=1.6), il se rencontre en y=1,8 et z [0 ; 3],
ce qui oblige une partie d’air de cheminer
vers le haut et l’autre vers le bas.
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
Figure 40: Reliefs de plan médian
vertical de la chambre normal
(wireframe mapp).
La figure 42 représente les reliefs, en trois
dimensions, du plan médian verticales de la
chambre fabriquée en briques standard. Les
zones de couleur jaune ont une faible
concentration et les zones de couleur rouge
ont une concentration importante.
Projet de master FST/CNSTN
91
**) chambre à base de Phosphogypse :
Le tableau 27 représente les résultats obtenus des concentrations du radon dans les différents
points du plan médian vertical M2 de la chambre construite en briques à base de
Phosphogypse.
Tableau 27:Résultat de mesure de concentration de gaz du radon dans le plan médian
vertical de chambre à base Phosphogypse
Position des
dosimètres :
Incertitude:
Symbole de
détecteur:
Numéro
de
détecteur:
Y (m) Z (m)
Exposition
(KBq.h/m3) :
Concentration
(Bq/m3) :
±% ± Bq/m3
PH1 308030 3,6 3 75 41 24 10
PM51 308116 3,6 1,5 52 28 29 8
PH2 308031 3,6 0 229 124 13 16
PG1 308032 2,4 3 59 32 27 9
PM52 308117 2,4 1,5 61 33 27 9
PG2 308033 2,4 0 86 47 22 10
PI1 308028 1,8 3 84 45 23 10
PI3 308038 1,8 1,5 52 28 29 8
PI2 308029 1,8 0 78 42 23 10
PF1 308034 1,2 3 68 37 25 9
PM53 308118 1,2 1,5 51 28 29 8
PF2 308035 1,2 0 75 41 24 10
PE1 308036 0 3 119 64 19 12
PM54 308119 0 1,5 79 43 23 10
PE2 308037 0 0 52 40 29 8
Projet de master FST/CNSTN
92
La figure 44 représente la variation de concentration du radon à l’intérieur de la
chambre à base de Phosphogypse.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Y (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Z (m
)
2535455565758595105115
Figure 41: Concentration du radon aux différents points du plan médian vertical
de la chambre à base de Phosphogypse.
Résultats :
Pareillement que la chambre normale, le radon dans la chambre à base de Phosphogypse est
piégé dans le toit et le plancher de la chambre, plus précisément dans le coin au dessous de la
fenêtre de sommet (y=3,6 ; z=0) de concentration 124 Bq/m3, qui à la plus haute concentration
obtenue dans la chambre, et le coin (y=0 ; z=3)64 Bq/m3. Ces deux valeurs ne dépassent pas la
valeur limite fixée par la Commission Européenne 200 Bq/m3.
La haute concentration au niveau de toit est revenue à la nature de matériau de construction de
(briques 6 trous). En milieu de la chambre il apparaît la couleur jaune qui est un indicateur sur la
concentration faible du radon. Plus précisément au niveau de la fenêtre en (y=3,6 ; z=1,5) on à
comme concentration 28 Bq/m3, à coté de la porte en (y=0; z=0) on à 40 Bq/m3 et au milieu de la
chambre 30 Bq/m3 où il y a une circulation libre d’air faisant décroître la concentration du radon,
puisque cette dernière est inversement proportionnel à la ventilation naturelle [14].
Projet de master FST/CNSTN
93
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Y (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Z (m
) 25
30
35
40
4550
55
6065
70
75
8085
90
95100
105
110
115120
Figure 42: Vecteur mapp de concentration du radon (Bq/m2).
Il est clair que le gaz radon est dirigé vers les murs et une grande quantité vers le coin de
coordonné (y=3,6 ; z=0), ainsi qu’une faible concentration conduite vers la porte, c’est-à-dire
vers l’extérieur, sous l’effet d’air arrivant de la fenêtre (y=3,6 ; z=1,5) et sortant à travers la porte
(y=0 ; z=0), et même à travers les pores du mur.
**) variation de concentration du radon avec distance depuis le mur :
Tableau 28: mesure de concentration du Rn depuis le mur. Distance (m) Concentration du
radon (Bq/m3)
0 69
1.7 44
2.55 28
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,020
30
40
50
60
70
Con
cent
ratio
n du
rado
n(B
q/m
3 )
Distance à partir de mur (m)
Figure 45:variation de concentration du radon en s'éloignant de la source (mur).
La concentration du radon n’est pas homogène dans un espace confiné. Si le radon est émané à
partir d’un mur, sa concentration décroit en s’éloignant de cette source Fig. 39, ce qui été
confirmé par V. Urosevic, (2008). c’est pour ce raison qu’on remarque toujours que la
concentration du radon est faible au milieu des chambres normale et à base de phosphogfypse.
Projet de master FST/CNSTN
94
Remarque :
Le Tableau 23 représente le pourcentage de différence entre les concentrations des plans
médians de deux chambres points par point :
Tableau 29: Différence des concentrations entre les deux chambres.
Coordonnée des dosimètres
X (m) Y (m) Chambre à base de Phosphogypse, A
Chambre normale, N
Différence (%) (A-B) * 100/B
3,6 3,6 44 42 4
3,6 2,4 43 48 -11
3,6 1,8 52 35 32
3,6 1,2 32 42 -31
3,6 0 40 32 20
2,4 3,6 29 24 17
2,4 2,4 37 30 18
2,4 1,2 44 20 54
2,4 0 28 28 0
1,8 3,6 39 27 30
1,8 2,4 33 28 15
1,8 1,8 28 32 -14
1,8 1,2 28 26 7
1,8 0 43 24 44
1,2 3,6 21 34 -61
1,2 2,4 33 26 21
1,2 1,2 44 21 52
1,2 0 28 38 -35
0 3,6 40 35 12
0 2,4 46 24 47
0 1,8 37 39 -5
0 1,2 61 32 47
0 0 69 39 43
On remarque que la différence entre les concentrations de deux chambres une fois positive,
(X=0, Y=3.6) égale à 12.50 Bq/m3, donc la concentration du radon est plus élevée dans la
chambre à base de Phosphogyse que la chambre normale, et une fois négative, en (X=0, Y=1.8)
égale à -5.40 Bq/m3, ce qui signifie que la concentration du radon est plus important dans la
Projet de master FST/CNSTN
95
chambre normale. La différence des concentrations entre la chambre normale et celle à base de
Phosphogypse n’est pas constante, il est très variable, ce qui explique la non uniformité de gaz
du radon. On remarque aussi que le nombre des valeurs positives est supérieur aux valeurs
négatives. Ces résultats sont expliqués par l’influence de matériau de construction, le
Phosphogypse, pour la chambre essai ce qui conduit l’élévation de concentration du radon dans
cette chambre par rapport à la chambre normale. Aussi la différence de concentration pour cette
expérience est plus important que la première, puisque la période de mesure dans cette
expérience est pendant l’hiver où l’exhalation du radon est plutôt possible.
3.2.3. Dose efficace annuelle :
La dose efficace annuelle, due à l’exposition au radon, peut étudier d’après la formule suivante,
en se basant sur l’étude de (N. Celik et al. 2008), (UNSCEAR, 2000) :
. . .RnD C F O DCF= (1)
Avec :
RnC : Concentration du radon, Bq/m3.
F : Facteurs d’équilibre égal à 0.4 à l’intérieur de bâtiment.
O : Durée d’occupation, 7000h/an.
DCF : Le facteur de conversion de dose, pour convertir la concentration du radon en dose
efficace égale à 9 nSv (Bq.h.m-3).
Tableau 30: Dose efficace annuelle (mSv/an)
Chambre
normale
Chambre à base
Phosphogypse
Dose annuelle Efficace (mSv/an),
(Première expérience).
0.85 1.05
Dose efficace annuelle (mSv/an),
(Deuxième expérience).
1.12 1.17
Projet de master FST/CNSTN
96
Pour la première expérience, on remarque que la dose efficace annuelle de la chambre à base de
Phosphogypse est 1.05 mSv/an, elle ne dépasse pas la moyenne mondiale 1.28 mSv/an,
UNSCEAR (2000), donc on peut conclure qu’il n y a pas de risque sanitaire.
Dans la deuxième expérience, le nombre de dosimètre est plus élevé que la première expérience,
donc la mesure de la dose efficace annuelle est plus précise. En plus, cette expérience est faite
pendant la saison d’hiver où l’exhalation du radon atteint sa limite.
Les doses efficaces, pour les deux chambres, sont augmentées, de 0.8 à 1.12 pour la chambre
normale et de 1.05 à 1.17 pour la chambre à base de Phosphogypse, Fig.46. Ceci revient
essentiellement à l’effet d’hiver, dans le quel on a fait la deuxième expérience, puisque
l’exhalation du radon atteint son limite entre Décembre et Février en plus d’influence des
paramètres météorologiques.
Selon UNSCEAR, (2000), la dose efficace limite reçue par l’inhalation du radon et ses
descendants est 1.28 mSv/an. On n’atteint pas cette valeur pendant la deuxième expérience, donc
il n y a pas de risque sanitaire.
En conséquence, la valorisation de Phosphogypse dans la fabrication des briques est valable
selon les valeurs trouvées.
C h am b re (N ) C h am b re (P )0 ,0
0 ,2
0 ,4
0 ,6
0 ,8
1 ,0
1 ,2
(1 )
(2 )
Dos
e ef
ficac
e an
nuel
le(m
Sv/
an)
T yp e d e ch a m b re
Figure 43: Comparaison des doses efficaces pour les deux expériences.
(N) : Chambre normale.
(P) : Chambre à base Phosphogypse
(1) : première expérience.
(2) : deuxième expérience.
Projet de master FST/CNSTN
97
3.2.4. Discussions :
• On fait cette expérience pendant Décembre - Février, parce que d’après Frederic Perrier,
(2007) et K. K. Nielson et al, (1984), l’exhalation du radon est plus importante pendant cette
période que les autres saisons. Ce qui nous intéresse c’est la chambre fabriquée avec les
briques à base de Phosphogypse, La plus haute valeur dans cette chambre est 124 Bq/m3 de
coordonnés (x=1,8 ; y=3,6 ; z=0) en contact avec le sol. Le sol et les matériaux de
construction contiennent par nature une teneur importante en radium. Donc la concentration
du radon détectée à la surface de deux est la plus importante.
L’autre facteur qui apparaît ici est l’inversion de température en passant d’été à l’automne à
l’hiver IRSN, (2009) : la quantité du radon est piégée au niveau du sol donc sa
concentration est inversement proportionnelle à l’altitude, ce qui est déjà remarqué pour les
deux chambres et en particulier pour la chambre essaie.
• Comme comparaison entre les deux chambres, la valeur maximale de la chambre normale
présente 62% de la valeur maximale de chambre à base de Phosphogypse, puisque les
mesures se font dans les mêmes conditions. La différence revient à l’effet de matériau de
construction (le Phosphogypse dans les briques).
Aussi, cet effet agit sur la distribution du radon dans les chambres, parce que malgré qu’on
ait les mêmes facteurs météorologiques pour les deux chambres, la distribution du radon
dans la chambre normale est plus uniforme que la chambre essai.
On remarque que le radon se concentre surtout près des murs, de toit et de plancher. Ainsi,
l’effet des descendants de radon, émetteurs alpha, peut être mis en évidence puisque
d’après W. W. Nazaroff, (1992): les descendants se fixent sur les murs donc dans cette
zone il y a une détection importante des particules alpha.
• On remarque que pour les deux chambres, il y a infiltration d’air à partir de la porte et de la
fenêtre, Fig. 41 et Fig.44. Cette infiltration provoque une circulation libre d’air entre les
deux, qui agit avec la dépression à avoir une zone de concentration faible de radon au niveau
des plans médians horizontale. Cette circulation d’air oblige le radon de diriger vers diverses
directions et en particulier vers le plafond et le plancher de la chambre. ce qui est expliqué
par les valeurs des concentrations de radon près de la porte et de la fenêtre dans les deux
chambres qui sont les plus faibles, E. Stranden et al. (1980).
Projet de master FST/CNSTN
98
• La valeur 124 Bq/m3 est la plus haute valeur qu’on trouve dans cette expérience, elle est
moyennement importante, mais si on tient compte qu’elle est mesurée pendant une période
d’exhalation importante du radon et qu’elle ne dépasse pas la valeur limite fixée par les
Commission Européenne pour les constructions neuves : 200 Bq/m3. Donc ces résultats et les
résultats de l’expérience précédente prouvent qu’on peut accepter la valorisation de
Phosphogypse dans les briques.
La comparaison entre les deux expériences sera expliquée dans la partie suivante.
3.3. Comparaison entre les deux expériences :
Les deux expériences de mesure de gaz du radon, à l’intérieur d’une chambre fabriquée avec des
briques à base de Phosphogypse et d’une chambre référence fabriquée avec les briques normales,
se font pendant deux saisons différentes: l’été pour la première expérience et début l’hiver pour
la deuxième pendant une période presque semblable 72 jours pour la première expérience et 80
jours pour la deuxième.
On ajoute pendant cette dernière une porte, une fenêtre, une couche de ciment pour les murs et
carrelage de sol. Pendant la période Décembre - Février la concentration atteint ses valeurs
maximales dans l’habitation, CSTB, (2009). En particulier dans des espaces fermés puisque la
pression à l’intérieur est plus faible que celle dans les pores du mur, donc apparition d’un
gradient de pression. Pour que ce système atteint son équilibre, une infiltration d’air est
nécessaire à travers des pores macroscopiques, des fissurations de sol, des ouvertures… ce qui
aide le radon de s’infiltrer dans l’habitation, IRSN, (2007).
Projet de master FST/CNSTN
99
3.3.1. Deux plans médians horizontaux de chambre normale :
1ère expérience :
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Y (
m)
14182226303438424650
Figure25: concentration de gaz radon en différents points de plan médian M1 de la chambre normale (Bq/m 3).
2ème expérience :
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Y (m
)
18202224262830323436384042444648
Figure 33: concentration de gaz radon en différents points de plan médian M1 de la chambre normale (Bq/m 3).
Pour ces deux plans, on remarque généralement que la concentration de radon est faible au
milieu de plan M1. Mais pour la première expérience, la concentration du radon est plus faible
que la deuxième : 14 Bq/m3 < 18Bq/m3, la cause de cette différence est que le taux de radon
augmente pendant l’hiver.
Par contre la valeur maximale de la première est plus importante que la deuxième expérience :
54 Bq/m3 > 48 Bq/m3, ici présence d’effet d’infiltration d’air dans la deuxième expérience
essentiellement à partir de la porte et de la fenêtre qu’on peut le remarquer nettement dans la
figure 33, des contours de faible concentration au milieu du plan et au niveau de la porte et de la
fenêtre. Encore l’effet de ciment et de carrelage qui empêche le radon de s’infiltrer dans la
chambre.
L’infiltration d’air agit nettement sur la localisation de gaz du radon pendant la deuxième
expérience, dans tout l’espace, Fig. 34. Contrairement à la première expérience au cours de la
quelle apparaissent clairement des zones de faible concentration du Rn-222 au milieu et des
hautes concentrations pour les coins et les murs.
Projet de master FST/CNSTN
100
3.1.2. Deux plans médians horizontaux de chambre à base de Phosphogypse :
1ère expérience :
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Y (m
)
18
22
26
30
34
38
42
46
50
54
58
62
Figure 26: concentration du radon en
différents points de plan médian M1 de la
chambre à base Phosphogypse (Bq/m3).
2ème expérience :
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
X (m)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Y (
m)
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Figure 36: concentration du radon en
différents points de plan médian M1 de la
chambre à base Phosphogypse (Bq/m3).
Pour la chambre à base Phosphogypse, l’effet d’infiltration d’air apparaît clairement pour les
zones près de la porte et de la fenêtre qui ont des concentrations faibles : la valeur de point de
coordonnée (x=3,6 ; y=1,2) passe de 62 Bq/m3 pour la première expérience à 32Bq/m3 pour la
deuxième expérience, la valeur de point (x=1,2; y=3,6) passe de 61Bq/m3 à 21Bq/m3. Les
valeurs maximales et les valeurs minimales ne présentent pas une grande différence, grâce à la
couche de ciment et de carrelage qui empêche l’infiltration de gaz radon. Généralement, la
concentration de radon est plus importante pour la 2ère expérience, Fig. 36, que la 1ère expérience,
Fig. 26, puisque les deux expériences ne se réalisent pas pendant la même saison.
3.1.3. Deux plans verticaux de chambre normale :
1ère expérience :
-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,50
10
20
30
40
50
60
conc
entra
tio d
u R
n (B
q/m
3 )
Z (m)
Figure 44: variation Vertical de concentration du radon (Bq/m3)
2ème expérience :
0 1 2 30
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
Con
cent
ratio
n du
rado
n (B
q/m
3 )
Z (m )
Figure 45:Variation Verticale de concentration du radon,(Bq/m3).
Projet de master FST/CNSTN
101
Pour la première expérience, on remarque que la concentration du radon est inversement
proportionnelle à l’altitude.
Pour la deuxième expérience, si on fixe y : y=1.2 m, on remarque qu’on a deux valeurs
importants de concentration de radon l’un pour z=0 m et l’autre pour z=3 m, donc il y a
contradiction avec la première expérience. On peut l’expliquer par l’infiltration d’air arrivée de
coté de la porte et de la fenêtre qui se contactent au centre de cet plan, ce qui perturbe la
direction du gaz de radon donc une partie se dirige vers le toit et l’autre vers le sens contraire, ce
qui est remarquable dans le figure 44. Comme deuxième effet la nature de matériau de
construction de toit, brique 6 Trous, qui contient une quantité importante de radium, 37.50
Bq/kg, et il exhale du radon.
Mais les valeurs maximales se trouvent toujours dans le plancher, cela revient à l’effet de sol et
de dépression par rapport au sol dans la chambre.
3.1.4. Deux plans médians horizontaux de chambre a base Phosphogypse :
1ère expérience
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00
20
40
60
80
100
120
140
conc
entra
tion
du R
n (B
q/m
3)
Z (m)
Figure 46: Variation vertical du radon (Bq/m3)
2ème expérience :
0 1 2 30
20
40
60
80
100
120
Con
cent
ratio
n du
Rn-
222,
(Bq/
m3 )
Z (m)
Figure 47: Variation vertical du radon, (Bq/m3)
Généralement, on remarque que le gaz radon est inversement proportionnel à l’altitude, cela
apparaît clairement dans la figure 47 si on fixe y=3,6. En plus cela est dû à l’effet d’infiltration
d’air perturbant la distribution du radon. On remarque bien qu’il y a un passage d’air entre les
points (y=0 ; z=0), zone de la porte, et (y=3,6 ; z=2) où on a la fenêtre, Fig. 44. Cette infiltration
a un effet important sur la diminution de concentration de radon. En plus la dépression de la
chambre par rapport au sol et par rapport aux pores de matériau de construction, cette dépression
provoqué par le tirage thermique lié au gradient de température entre l’extérieur et l’intérieur.
Projet de master FST/CNSTN
102
3.1.5. Comparaison saisonnière :
La première expérience a été faite pendant les mois Mai - Juin 2008, et la deuxième expérience
pendant les mois Décembre - Février 2009. Le but de la première expérience, après le calcul des
activités volumiques (Bq/kg) des radionucléides présents dans les matériaux de construction, est
d’avoir une première validation d’utilisation de Phosphogypse comme matériaux de construction
et puisque les valeurs qu’on a trouvé ne dépassent pas les limites fixées par le Commission
Européenne pour les constructions neuves, on fait une deuxième expérience pendant la saison
d’hiver pour avoir l’exhalation limite du radon par ce matériau.
T. V. Ramachandran, (1990) et Frederic Perrier, (2007) ont étudié la variation saisonnière de la
concentration du radon. Ils ont remarqué que la concentration du radon pendant l’hiver est plus
importante que celle pendant les autres saisons, cela revient aux paramètres météorologiques,
gradient de pression, gradient de température ….
La figure suivante présente la variation de concentration du radon moyenne dans les deux
chambres passant d’été à l’hiver.
Chambr (N) Chambre (P)0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Con
cent
ratio
n du
rado
n (B
q/m
3 )
Rn en été Rn en hiver
Figure 48: Variation saisonnière du concentration moyenne du radon. Pour les deux chambres, en passant de saison d’été à la saison d’hiver, la concentration du radon
augmente de 13% pour la chambre normale et de 8% pour la chambre à base Phosphogypse.
Mais la concentration moyenne pour la chambre Phosphogypse en hiver, 48.21 n’est pas élevée,
elle représente 20% de la valeur limite de concentration du radon dans la construction neuve, 200
Bq/m3, et elle ne dépasse pas la moyenne valeur pondérée des mesure du radon dans l’habitat
fixé par l’IRSN (institut de radioprotection et de sûreté nucléaire).
Projet de master FST/CNSTN
103
4. Conclusion :
On peut conclure que les valeurs de la deuxième expérience ne sont pas loin de la première. Elles
ne dépassent pas les valeurs fixées par la Commission Européenne, (1990), malgré qu’on les
mesure pendant la saison d’hiver et d’après plusieurs mesures faites auparavant, R. L. Fleischet
al. ( 1987). affirmant que la concentration de radon est importante pendant cette saison par
rapport aux autres, à cause des paramètres météorologiques (pression, température…).
En plus, d’autres études faites affirment l’effet de ventilation naturelle ou bien mécanique (E.
Stranden et al, 1980) sur la réduction de concentration de radon dans les bâtiments. Ce qui est
clair d’après ce qu’on observe dans les plans horizontaux et verticaux dans les deux chambres.
Encore l’efficacité d’ajout d’une couche de ciment et de carrelage de plancher à un effet positif
sur l’empêchement de radon de s’infiltrer. Donc sûrement une autre couche de peinture empêche
mieux l’exhalation de radon.
Aussi si on fait des expériences sur la réduction de porosité de brique, ou on lui ajoute une
couche de matériau imperméable réduit mieux l’infiltration de radon.
Projet de master FST/CNSTN
104
Chapitre IV
Variation spatiale de concentration du radon
1. Introduction :
Les matériaux de construction telle que les briques, le ciment … ont une activité volumique
importante d’uranium et de radium-226 qui sont des émetteurs des radiations alpha, bêta et
gamma. Le radium-226 émane le radon-222 dans l’environnement et la concentration de ce
dernier accroître avec l’importance d’activité de radium, comme représentée dans notre cas où le
brique est fabriqué avec de Phosphogypse et on a remarqué, chapitre 3, que l’ajout de ce matériau
accroître la concentration du radon dans un milieu confiné (chambre fermée).
Dans le chapitre précédent, on a étudié la variation spatiale de concentration du radon dans les
deux chambres, en faisant une mesure intégrée pendant deux mois pour chaque expérience. Mais
le terme « temps » a un effet important sur la variation de concentration du radon, pour cela on
s’intéresse à la méthode de mesure continue du radon pour avoir la variation de concentration du
radon sur des petites cycles de temps, 10 minutes.
Cette mesure nous permet d’avoir l’influence des paramètres météorologiques sur la variation de
concentration du radon émané à partir de ce nouveau matériau.
2. Etude théorique :
2.1. Modèle mathématique :
Le processus de transport du radon dans les matériaux poreux est décrit par une équation
d’équilibre des phases différentes (gazeux, liquide) de ce matériau. La complexité de ce problème
est réduite par la transformation de l’équation uniquement dans la phase gazeuse, ce processus est
défini par (Rogers and Nielson, 1991) :
( )a cc a a a Ra
C KD C P C C C
tλ ρλε
ν∂ = ∇ ∆ − ∇ ∇ − +∂
(1)
Projet de master FST/CNSTN
105
aC : Concentration en radon dans les pores du milieu considéré (définie en termes d’activité
volumique (Bq/m3).
: Coefficient de diffusion dans le milieu :
14
0 exp( 6 6 )pD pD mp m= − − (2)
: Perméabilité de matériau (m2).
Viscosité dynamique d’air (Pa s).
P : Pression (Pascal)
: Constante de désintégration de radon-222 (s-1.
CRa : concentration de radium-226 dans le matériau (Bq/kg).
: Densité a sec de milieu (kg/m3)
ε : Facteur d’émanation du radon dans le milieu (sans dimension).
Rn
Ra
P C
Cε
ρ×=×
p : Porosité volumique totale de milieu.
Dans le but de résoudre cette équation analytiquement, il est nécessaire de tenir compte des
approximations suivantes :
• Transport unidimensionnel suivant l’axe x.
• Le coefficient de diffusion est homogène dans l’échantillon (ici le brique).
• La distribution du radium est homogène dans le mur.
• On ne considère que le transport diffusif (la pression soit considérée constante dans la
chambre).
• L’exhalation se produit à l’interface mur-air (x=0).
Suivant ces conditions, l’équation de transport du radon peut être sous la forme suivante :
2
2a a
a Ra
C CD C C
t xλ λρε∂ ∂= − +
∂ ∂ (3)
Projet de master FST/CNSTN
106
Dans le cas stationnaire, la solution de cette équation différentielle est :
0
0 0
( ) sinh( ) cosh( )Px x
C x A Bl l λ
= + + (4)
Figure 49: Modèle d'émanation de gaz du radon.
Avec :
0
0
0
Ra
c
c
P C E
x
l
Dl
ρ λ
β
λ
=
=
=
(5)
Et
02 1
01
(1 cosh )cosh
sinh
PC C
A
PB C
ββλ
β
λ
−− −=
= − (6)
Ca(x)
Ca (Xc) =C2
Ca (0) =C1
X=Xc
X=0
E
(x)
Projet de master FST/CNSTN
107
1C Et 2C sont les concentrations du radon pour les deux surfaces de mur, le taux d’exhalation du
radon à l’interface mur-air est d’après la première loi de Fick à x=0 :
0 1
20
( )
sinh 1( ( )
sinh sinh sinh
dF D C x
dxP CD coch
F Cl
β βλ β β β
= −
−= + − (7)
Si : Xc<<l0 alors β<<1 :
211
2sinh
cochβ β
β β
= +
=
Donc :
0 0 01 2
0 0 0
1( ( ) ( )
2 2c c
c c
P x l l xDF C C
l l x x lλ= + − +
Puisqu’on la distribution du radon dans le mur est homogène, on peut dire comme approximation
que les concentrations à l’interface X=0 et X= Xc sont équivalentes : 1C = 2C =C.
Donc :
0
0 0 0
12 ( ( ) ( ))
2 2c c cD P x x
F Cl l lλ
= −
02 20 0
0
c C c c
Ra c c
x D P x DC
l l
C x x C
F C
λρλε λα
= −
= −= −
(8)
Projet de master FST/CNSTN
108
L’exhalation du radon à la surface présente le nombre des atomes du radon N (t) présent dans l’air
entre le mur et le détecteur. Seul le mécanisme de désintégration naturelle du radon nous permet
d’obtenir le nombre des atomes du Rn et donc son concentration à un temps t, la variation de
nombre du radon en fonction de temps est :
0
dNF S N
dtλ= − (9)
N (t): nombre totale du radon dans la pièce fermée à temps t.
F0 : flux du radon à l’interface mur - air
Si on considère que la concentration initiale du radon est celle le flux du radon à la surface de mur
F0 (Flux initiale de radon) multiplié par la surface d’exhalation divisé par la constante de
désintégration, on utilise une relation de continuité [34], Cette équation différentielle admet
comme solution :
0( ) (1 )tF SN t e λ
λ−= − (10)
Si V le volume d’air (m3) alors la concentration du radon dans l’air (C=N/V) est :
0( ) (1 )tRn
F SC t e
Vλ
λ−= −
0
( ) 1 expRn Rn
Rn
F SAVC t t
A VV
α λα λ = − − + +
(11)
Avec :
20
c cRn
x D
lλ λ= +
( )RnC t : Concentration du radon dans l’air intérieur de la chambre.
A : Surface d’exhalation du radon.
V : Volume de la chambre.
Projet de master FST/CNSTN
109
Dans le cas de méthode passive on ne considère que la constante de désintégration du radon,
puisque l’appareil de mesure ne détecte que les particules alpha.
Donc :
( )0( ) 1 expRn
F AC t t
Vλ
λ= − − (11)
2.2. Traçage de courbes :
Les briques utilisées pour construire les deux chambres ont les caractéristiques suivantes :
Tableau 31: Caractéristiques des matériaux de construction [3].
Caractéristiques Brique normale Brique à base de Phosphogypse
Porosité 0.2349 0.2778
Masse volumique (g/cm3) 1.91 1.9
Saturation en eau (m) 0.924 0.69
Densité (kg/m 3) 1910 1900
Coefficient de diffusion (m2s-1) 2.94 10-7 1.6 10-7
Longueur de diffusion (m) 0.37 0.27
Coefficient d’émanation 0.005 0.008
Concentration de radium (Bq/kg) 29.09 37.2
Epaisseur de mur (m) 0.2 0.2
Largeur de mur (m) 3.6 3.6
Longueur de mur (m) 3.6 3.6
Hauteur de la chambre (m) 3 3
Constante de désintégration du Rn (s-1) 2.1 10-6
Projet de master FST/CNSTN
110
L’étude théorique de variation de concentration du radon en fonction du temps, si on tient
compte des données ci-dessus tab. (30) et (31), nous permet de tracer la courbe (46) pour la
chambre normale et la chambre construite avec le brique à base de Phosphogypse en utilisant
l’équation (11).
On calculant la concentration du radon à différent temps t, les résultats sont affichés dans les
tableaux 30 et 31 pour les deux chambres.
*) Chambre normale :
Tableau 32: variation temporelle du Rn (chambre normale).
Temps (h) Concentration du radon (Bq/m3)
2.5 1.5
5 2.81
7.5 4.13
10 5.50
12.5 6.75
15 7.99
17.5 9.21
20 10.40
22.5 11.6
25 12.73
27.5 13.85
30 15
Projet de master FST/CNSTN
111
*) Chambre à base de Phosphogypse :
Tableau 33: variation temporelle du Rn (chambre à base de Phosphogypse).
Temps (h) Concentration du radon (Bq/m3)
2.5 2.9
5 5.68
7.5 8.42
10 11.1
12.5 13.73
15 16.30
17.5 18.8
20 21.25
22.5 23.63
25 25.97
27.5 28.25
30 30.5
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25
30
35
Con
cent
ratio
n du
Rn
(Bq/
m3 )
Temps (h)
Chambre a base phosphogypse Chambre normale
Figure 50: Comparaison des résultants théorique de concentration du radon.
Projet de master FST/CNSTN
112
La concentration du radon accroît exponentiellement jusqu à un état d’équilibre entre le radon et
ses descendants. Notre étude n’atteint pas cet état d’équilibre, qui dépend en moyenne un mois h,
Fig.51, (M. Jang et al, 2005), (C. Cosma et al. 2001) dans un espace fermé, puisque la mesure se
fait sur 24 h donc nous s’intéressons à la partie d’augmentation de concentration de radon.
La porosité des briques à base de Phosphogypse est plus élevée dans la chambre à base de
Phosphogypse que les briques de la chambre normale, ce qui provoque une infiltration du radon
plus importante dans la première que dans la deuxième et l’écart entre les deux s’agrandie avec
le temps. Ainsi que la quantité de radium présentée dans chaque matériau, 37.2 Bq/kg pour le
brique à base de Phosphogypse et 29.09 Bq/kg pour le brique normal.
Pour bien maîtriser cette différence, on passe à une étude expérimentale de variation de
concentration de gaz du radon au cours du temps pour chaque chambre et avoir l’effet des
paramètres météorologiques sur cette variation.
Figure 51Variation de la concentration du radon pendant 27 jours (Chambre à base de Phosphogypse)
Concentration Rn (Bq/m3)
Temps (s)
Projet de master FST/CNSTN
113
3. Etude expérimentale de variation du radon au cours de temps :
3.1. Méthode et matériels :
Dans le but de suivre la variation temporelle de concentration de gaz du radon dans les deux
chambres, on utilise le détecteur en continu « ALPHAGUARD », fig. 52, des caractéristiques
suivantes :
Principes : Le moniteur AlphaGuard (marque Génitron) est un appareil qui enregistre en continu
la concentration de gaz radon (Rn-222). Cet appareil fonctionne par diffusion de l'air dans une
chambre d'ionisation. Les descendants du radon sont bloqués par un filtre, filtre de verre, placé à
l'entrée de la chambre de mesure. Seul le radon, et en moindre importance le thoron
(négligeable), sont détectés et mesurés par cet appareil. Les particules alpha émises par le radon
créent une ionisation de l'air sur son parcours. Elles produisent ainsi un courant d'ionisation (très
faible) qui pourra être mesuré dans la chambre d'ionisation de l'Alphaguarde. Cette chambre est
constituée d'une enceinte métallique et de deux électrodes aux potentiels différents, fig. 53. Les
données enregistrées dans la mémoire de l'Alphaguarde sont ensuite traitées par un logiciel
spécifique pour pouvoir être présentées sous forme de tableaux de valeurs ou de graphes, fig. 55.
Les graphes montrent ainsi les variations des concentrations en radon, (2-2000000 Bq/m3),
pendant la durée des cycles de mesures avec une erreur de mesure de ±5%. Ainsi que la variation
de la température ambiante (-20 – +65°C), d’humidité (0-100 % rH) et de la pression
atmosphérique (850-1100 mbar), [6].
Ses mesures en continu permettent de procéder à différents tests en relation avec divers
paramètres : portes et fenêtres fermées, ventilation à l'arrêt puis en fonctionnement, aération
importante, pièce habitée... . Des cycles de mesures rapprochés (10 mn) permettent d'observer de
faibles variations de concentration de radon, [6].
Projet de master FST/CNSTN
114
Fibre de verre (Blanc)
Câble de branchement à un PC Afficheur de lecture directe
Boutons de marche d’appareil
Figure 52: Appareil AlphaGuard, [6]
Figure 53: Chambre d'ionisation d’AlphaGuard [21]
Anode Cathode
Filtre de verre
Volume de chambre= 0.56 L Diffusion
Adaptateur Active +750 V
Signal sortie de la chambre
Isolateur
Projet de master FST/CNSTN
115
L’appareil AlphaGuard se mit à une hauteur 1 m dans les deux chambre fig. 54, on considère
cette hauteur pour réduire l’influence de sol et puisque c’est la zone de respiration générale.
Figure 54: Appareil AlphaGuard dans les deux chambres essai.
La mesure reste 24 heures dans chaque chambre, cycle 10 minute, puis on connecte l’appareil à
un ordinateur avec un câble RS-232 fig. 50, en utilisant un programme Data expert (programme
spécial d’AlphaGuard), on retire les résultats qui sont présentés par des tableaux Excel et aperçus
directement sur l’ordinateur dans l’annexe A.
Figure 55: Connexion de l'appareil AlphaGuard à un PC et affichage des résultats.
Projet de master FST/CNSTN
116
3.2.Résultats de mesure :
La variation de concentration de gaz du radon est accompagnée d’une variation des paramètres
météorologiques comme représentée pour chaque chambre ci-dessous :
a) Chambre normale :
Variation de concentration du Radon
-100
102030405060708090
100
11:
30
12:40
13:50
15:00
16:10
17:20
18:30
19:40
20:50
22:00
23:10
00:20
01:30
02:40
03:50
05:00
06:10
07:20
08:30
09:40
10:50
Temps (min)
Con
cent
ratio
n du
Rn
(Bq/
m3)
Figure 56: Variation de concentration du radon au cour du temps
Variation Temporelle de Temperature
0
5
10
15
20
25
30
35
11:30
12:40
13:50
15:00
16:10
17:20
18:30
19:40
20:50
22:00
23:10
00:20
01:30
02:40
03:50
05:00
06:10
07:20
08:30
09:40
10:50
Temps (min)
Tem
pera
ture
(°C
)
Figure 57: Variation de température au cour de temps.
Projet de master FST/CNSTN
117
Variation temporelle de Pression (mbar)
1008,51009
1009,51010
1010,51011
1011,51012
1012,51013
1013,5 1
1:30
12:40
13:50
14:50
16:00
17:10
18:20
19:30
20:40
21:50
23:00
00:10
01:20
02:30
03:40
04:50
06:00
07:10
08:20
09:30
10:40
Temps (min)
Pre
ssio
n (m
bar)
Figure 58: Variation de pression au cour de temps.
Varition Temporelle d'humidité
01020304050607080
11:30
12:40
13:50
15:00
16:10
17:20
18:30
19:40
20:50
22:00
23:10
00:20
01:30
02:40
03:50
05:00
06:10
07:20
08:30
09:40
10:50
Temps (min)
Hum
idité
(%
rH)
Figure 59: Variation d'humidité au cour de temps.
On remarque que la concentration du radon est très variable, puisque les cycles de mesure sont
courts (10 min.). Globalement, la concentration de radon est plus importante pendant la nuit
qu’en milieu de journée (R. Latha, 2007), cela due au phénomène d’inversion de température
pendant la nuit, le sol refroidit plus vite que l’atmosphère qui va également refroidisse par
transfert d’énergie : Entre 11 :30 et 17 :20 la concentration du radon varie de 3 Bq/m3 à 28
Bq/m3, et de 18 :00 à 8 :00 la concentration du radon varie de 15 Bq/m3 à 65 Bq/m3.
Projet de master FST/CNSTN
118
b) Chambre à base Phosphogypse :
Variation temporelle de concentration du radon
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
12:
50
13:
50
14:
50
15:
50
16:
50
17:
50
18:
50
19:
50
20:
50
21:
50
22:
50
23:
50
00:
50
01:
50
02:
50
03:
50
04:
50
05:
50
06:
50
07:
50
08:
50
09:
50
10:
50
Temps (min)
Con
cent
ratio
n du
Rn
(Bq/
m3)
Figure 60: Variation de concentration de radon dans la chambre à base
Phosphogypse
Variation Temporelle de la Temperature (°C)
0
5
10
15
20
25
30
35
12:5
0 13
:50
14:5
0
15:5
0
16:5
0
17:5
0
18:5
0
19:5
0
20:5
0
21:5
0
22:5
0
23:5
0
00:5
0
01:5
0
02:5
0
03:5
0
04:5
0
05:5
0
06:5
0
07:5
0
08:5
0 09
:50
10:5
0
Temps (min)
Tem
pera
ture
(°C
)
Figure 61:Variation de température au cour de temps.
Projet de master FST/CNSTN
119
Variation temporelle d'Humidité
01020304050607080
12:
50
14:0
0
15:1
0
16:2
0
17:3
0
18:
40
19:
50
21:
00
22:1
0
23:2
0
00:3
0
01:4
0
02:
50
04:
00
05:
10
06:2
0
07:3
0
08:4
0
09:5
0
11:
00
Temps (min)
Hum
idité
(%
rH)
Figure 62: Variation d'humidité en fonction de temps.
Variation Temporelle de Pression (mbar)
1012
1012,5
1013
1013,5
1014
1014,5
1015
1015,5
12:5
0
14:0
0
15:
10
16:
20
17:
30
18:4
0
19:5
0
21:0
0
22:1
0
23:2
0
00:3
0
01:4
0
02:5
0
04:0
0
05:1
0
06:2
0
07:3
0
08:4
0
09:
50
11:0
0
Temps (min)
Pre
ssio
n (m
bar)
Figure 63: Variation de pression en fonction de temps.
On peut remarquer que la concentration du radon à l’intérieur de la chambre à base de
Phosphogypse est globalement plus importante que la chambre normale depuis 20 :00 à 23:50,
aussi entre 02 :50 et 09 :50. C’est vrai qu’on a détecté une concentration du radon 81 Bq/m3 dans
la chambre normale alors que la plus haute valeur dans la chambre à base Phosphogypse est 65
Bq/m3, mais on peut remarquer aussi que la valeur voisin (après 10min.) de 81Bq/m3 est 35
Projet de master FST/CNSTN
120
Bq/m3. Donc la concentration du Rn dans la chambre normale est très changeante, par rapport à
la chambre à base Phosphogypse en passant d’un cycle à un autre et une seule valeur ne peut pas
donner la valeur moyenne de la concentration. On peut expliquer le surcroît des concentrations
du Rn dans la chambre normale du à la variation des paramètres météorologiques.
Les valeurs détectées dans la chambre à base Phosphogypse varient entre 3 Bq/m3 et 65 Bq/m3
après un temps d’accumulation 24 heures, elles ne dépassent pas la valeur limite, 200 Bq/m3,
fixé par les pouvoirs public Française.
3.3.Influence des paramètres météorologiques :
Pour quantifier l’exhalation du radon à l’intérieur d’habitation, il faut d’une part évaluer la
source, c’est-à-dire connaitre la teneur en uranium ou en radium dans les matériaux de
construction et son taux d’exhalation. D’autre part il est également nécessaire d’estimer les
différents paramètres pouvant influer sur la migration du radon, dans notre mesure les
paramètres météorologiques :
Les mécanismes qui régissent le transport du radon sont la diffusion moléculaire et cinématique
(loi de Fick) et le mouvement des gaz dans le sol et les matériaux (transport par convection), ces
mouvements sont liés le plus souvent à un gradient de pression de l’air dans les matériaux de
construction et dans le sol. Une diminution de pression atmosphérique entraîne une croissance du
flux de radon soit à la surface de sol ou bien dans les habitations, par exemple, une augmentation
de 10% de flux de radon est obtenue pour une baisse de pression de 0.5 mmHg (S. D. Shery et al,
1982 dans la chambre D’autres paramètres peuvent influencer par exemple la différence de
température entre l’extérieur et l’intérieur : une augmentation de gradient température provoque
une augmentation de pression atmosphérique dans la chambre et donc une diminution de
gradient de pression entre l’extérieur et l’intérieur, ce qui réduit l’infiltration du radon, (R. Latha,
2007).
La mesure expérimentale nous permet de remarquer:
• Une augmentation de température dans les deux chambre provoque la diminution de
concentration du radon, pour la chambre normale lorsque T=29°C la concentration du
radon égale 45 Bq/m3 et à T=32.3°C la concentration varie entre 3 Bq/m3 et 20 Bq/m3. et
pour la chambre à base Phosphogypse lorsque T=27°C la concentration du Rn égale à 62
Bq/m3 et une augmentation de T à 32°C varie la concentration du radon entre 5 et 20
Bq/m3.
Projet de master FST/CNSTN
121
• De même pour la pression, lorsque la pression de l’intérieur de la chambre augmente la
concentration du radon diminue, puisque si la pression est plus haute que les pores des
mur et de sol, donc présence d’une surpression qu’empêche le radon de s’infiltrer dans le
bâtiment. Cette surpression est essentiellement provoquée par le tirage thermique (est un
phénomène physique participant à la ventilation naturelle des habitations, c’est un
mouvement de convection de l’air crée par la différence de température entre l’air
intérieur et l’air extérieur. Le début de l’air est approximativement proportionnel à la
différence de deux températures).
• De nombreuses études faites sur différents matériaux montrent que ce processus est
amplifié quand la quantité d’eau présentée dans les pores augmente. Les mesures
réalisées par P. M. Rutherford et al, sur de Phosphogypse, montrent une définition de
facteurs d’émanation de 0,18 à 0,09 entre les matériaux sec et saturé à 50%, puis une
augmentation jusqu'à 0,34 pour une saturation totale en eau.
On peut introduire ici l’humidité : jusqu’à un taux d’humidité égale à 25% il y a
. Augmentation d’émanation du radon, puis elle décroît si l’humidité augmente.
Notre étude expérimentale montre que si l’humidité augmente alors la concentration du
radon augmente aussi : pour la chambre normale pour H=71%rH la concentration du radon
varie entre 18 Bq/m3 et 65Bq/m3 et pour H= [48%rH, 57%rH], la concentration du Rn= [8
Bq/m3, 45 Bq/m3]. Pour la chambre à base Phosphogypse pour H= [44%rH, 58%rH] la
concentration du radon= [3 Bq/m3, 20 Bq/m3] et pour H=69%rH le radon varie entre 22
Bq/m3 et 56 Bq/m3.
3.4.Comparaison entre le résultat théorique et expérimental :
La mesure en contenue de concentration du radon nous permet de prendre des valeurs
ponctuelles par une lecture directe sur l’afficheur de l’appareil AlphaGuard (cycle de 2.5 heure).
Ces mesures sont comparées au calcul théorique de concentration du radon en utilisant l’équation
(11), la comparaison des résultats théoriques aux ceux expérimentaux pour chaque chambre se
présente ci-dessous :
Projet de master FST/CNSTN
122
a) Chambre normale :
0 5 10 15 20 25 300
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
Con
cent
ratio
n du
Rn
(Bq/
m3 )
Tem ps (h )
M e su re th é o riq u e M e su re e xp e rim e n ta le
Figure 64: résultats théorique et expérimental (chambre normale)
Interprétation:
Les résultats théoriques sont en accord avec les résultats expérimentaux pour les points à t=5h,
t=7.5h et t=17.5h. Mais pour t=20h, t=25h et t=27.5h, les mesures expérimentales sont plus
élevées que les mesures théoriques, cela peut être revient à l’influence des paramètres
météorologiques.
On remarque aussi que le calcul théorique accroît exponentiellement alors que le calcul
expérimental varie entre des valeurs élevées et autres petites, mais globalement la concentration
du radon augmente pour les deux chambres. Donc on peut l’accepter puisqu’on a des valeurs
confondues.
Projet de master FST/CNSTN
123
b) Chambre à base de Phosphogypse :
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25
30
35
Con
cent
ratio
n du
Rn
(Bq/
m3 )
Temps (h)
Mesure Théorique Mesure experimentale
Figure 65: Résultats théorique et expérimentale (chambre à base Phosphogypse).
Interprétation :
Pour la chambre construite avec des briques à base de Phosphogypse, les valeurs théoriques et
celles expérimentales sont comparables et confondues pour t=5h, t=7.5h, t=10h et t=27.5h.
La diminution de concentration pour t=15h et t=25h peut revenir à l’influence des paramètres
météorologiques (pression, température …) et à l’infiltration d’air à partir de la fenêtre ou bien la
porte.
En générale, pour la chambre à base Phosphogypse, les concentrations du radon calculées et
mesurées sont plus élevées par rapport à la chambre normale, cette différence revient le plus
souvent au nature de construction c’est-à-dire à la quantité de radium dans les matériaux de
construction, qui est plus élevée pour la chambre à base Phosphogypse par rapport à la chambre
normale.
Projet de master FST/CNSTN
124
6. Conclusion :
En général, la concentration de gaz du radon dans une chambre fermée accroître
exponentiellement jusqu’à un état d’équilibre entre le radon et ses descendants reste au moins 7
jours (C. Cosma et al, 2001).
Puisque notre mesure ne reste que 24 heures donc nous somme dans l’état de croissance de
concentration du radon comme représenté par les résultats théoriques. Les résultats
expérimentaux sont variables, sous l’effet des paramètres météorologiques, mais en général elle
amplifie en fonction de temps.
On remarque aussi, que les résultats expérimentaux sont en accord avec les résultats théoriques
dans la chambre à base de Phosphogypse plus que la chambre normale, cela peut revenir à
l’influence des paramètres météorologique, puisque les mesures ne se font pas dans le même
jour.
Projet de master FST/CNSTN
125
Conclusions générales:
La mesure de gaz du radon à l’intérieur de la chambre à base de Phosphogypse se fait sur trois
étapes ; une première mesure intégrée pendant l’été, une deuxième mesure de même type en
hiver et une mesure en contenu sur 24 heures. Toutes ces mesures sont faites pour avoir s’il y a
un risque sanitaire de la valorisation de Phosphogypse dans le brique cuite. On peut conclure
que :
• Pendant la première expérience, 72 jours, le taux du radon dans la chambre à base de
Phosphogypse est plus important que dans la chambre normale, par exemple le maximum
et le minimum de concentration dans cette dernière sont 16 Bq/m3 et 62 Bq/m3
respectivement et pour la chambre à base de Phosphogypse sont 25 Bq/m3 et 125 Bq/m3
successivement. La valeur 125 Bq/m3 est la haute valeur détectée, mais elle est inférieure
à 200 Bq/m3 valeur limite fixée par le Commission Européenne, 1996.
• En passant à la deuxième expérience, la période de mesure de concentration du radon en
hiver, 80 jours. Pendant cette saison, l’émanation du radon est plus importante par
rapport aux autres saisons.
On remarque bien que les valeurs obtenues pour cette expérience ne sont pas loin de
l’expérience précédente. La concentration la plus élevée ici est 125 Bq/m3 dans la chambre à
base de Phosphogypse. Cette valeur ne dépasse pas la valeur limite fixée par le Commission
Européenne, 200 Bq/m3, ainsi que la plus haute valeur détectée dans la chambre normale,
124 Bq/m3.
Durant cette expérience, le facteur ventilation naturelle a un effet notable sur la distribution
de gaz du radon dans la chambre. On remarque bien dans les figures 37 et 42, qu’à cause
d’infiltration d’air près de la fenêtre et de la porte, la concentration du radon est faible. Elle
accroître dans les coins où le taux de ventilation est petit.
• La concentration du radon est toujours inversement proportionnel à l’altitude, V.
Urosevic et al. (2008), ce qui est en accord avec la première expérience pour les deux
chambres. Pour la deuxième expérience, la plus haute valeur de concentration du radon
est détectée dans le plancher, mais aussi le toit à une concentration plus importante que le
plan médian pour les deux chambres. Cela due à la nature de matériau de concentration
de toit, brique 6 trous, qui renferme une quantité importante du radium 37.50 Bq/kg.
Cette dernière valeur presque égale à l’activité volumique de radium dans les briques à
base de Phosphogypse, 37.59 Bq/kg.
Projet de master FST/CNSTN
126
• Selon UNSCEAR (2000), la dose efficace limite reçue par radon est 1.28 mSv/an. Dans
notre étude, la valeur de dose efficace la plus grande est égale à 1.17 mSv/an, durant la
deuxième expérience pour la chambre à base de Phosphogypse (Fig. 43), qui est
inférieure à la valeur limite.
• Pour la troisième expérience, on fait une mesure continue de concentration du radon à
l’aide d’un appareil AlphaGuard pendant 24 heures pour chaque chambre, pour avoir
l’évolution de concentration du radon pendant le temps. Ainsi que l’influence des
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