Memoire De Projet De Fin D'etudes Du Cycle D'ingenieur En Geosciences

UNIVERSITE DE TUNIS EL MANAR FACULTE DES SCIENCES DE TUNIS DEPARTEMENT DE GEOLOGIE

MEMOIRE DE PROJET DE FIN D'ETUDES DU CYCLE D'INGENIEUR EN GEOSCIENCES

OPTION : Géomatériaux

Présenté par : Fourati Sofiane

MESURE DE LA RADIOACTIVITE NATURELLE DE LA FEUILLE DE NEFZA (OUED BELIF)

Le 19 Juin 2009, devant le jury composé de :

Président : Fredj Chaabeni : Professeur Faculté des Sciences de Tunis

Encadreurs : Salah Bouhlel : Professeur Faculté des sciences de Tunis

Nafaa Reguigui : Maître de Conférences Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires

Examinateur: Amina Mabrouk : Phd Maitre assistante Faculté des Sciences de Tunis

Projet réalisé avec la collaboration du CNSTN

Année Universitaire 2008– 2009

Résumé

La région de Nefza, et plus précisément Oued Belif, présente une diversité géologique unique en Tunisie. C’est pour cela qu’elle a été choisie pour faire l’objet d’une étude de la radioactivité naturelle. Les résultats obtenus étaient encourageants et nous ont permis de tirer des conclusions quant à l’origine de la radioactivité naturelle élevée trouvée dans certaines roches.

Abstract

Nefza region, specifically Oued Belif, has a unique geological diversity in Tunisia. That's why it was chosen to be a study of natural radioactivity. The results were encouraging and have allowed us to draw conclusions about the origin of the high natural radioactivity found in certain rocks.

Projet de fin d’étude FST/CNSTN

REMERCIEMENTS

Le présent travail a été effectué au Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires (CNSTN), (Technopole de Sidi Thabet).

Il m’est un grand plaisir de passer à travers ces lignes un message de gratitude et de profonde reconnaissance à tous ceux qui ont contribué à la réalisation et à l’aboutissement de ce travail.

Je remercie Mr. Adel Trabelsi , Directeur General du CNSTN, de m’avoir accueilli au sein du CNSTN.

Mes reconnaissances vont aussi à mes deux encadreurs Mr. Nefaa Reguigui Maitre de conférences et directeur de recherche au CNSTN et à Mr. Salah Bouhlel Professeur à la Faculté des Sciences de Tunis pour leur aide précieuse, et leur encouragement. Je leur remercie pour leur confiance, leur soutien et la bienveillance qu’ils ont témoignés à mon égard.

Mes vifs remerciements à Mohamed Ben Abdallah et Wahid qui rendu possible par leur technicité toutes les mesures sur le terrain soit par le laboratoire mobile soit par la spectrométrie In Situ.

Je veux également remercier Mansour Oueslati, Wahid Abdeli, Bassam Selmi, Mohamed Sameeli, Zaineb Chkir, Badr Yousfi, Walid Aidi et surtout Bassam khorchof pour leur aide et leurs conseils précieux.

1 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

TABLE DES MATIERES

LISTE DES FIGURES …………………………………………………………………….5 LISTE DES TABLEAUX ………………………………………………………………...7 INTRODUCTION GENERALE …………………………………………………………8

CHAPITRE 1 ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

I. Cadre géographique ……………………………………………………………………..9 II. Cadre géologique ……………………………………………………………………….10 1. Les roches du « complexe salifère »………………………………………………….10 2. Les roches magmatiques……………………………………………………………...11 a. Le massif intrusif de Ragoubet el Alia………………………………………..11 b. Le massif extrusif de Ragoubet es Seid……………………………………….11 3. Le Néogène « post-Nappe »…………………………………………………………..12 4. La brèche de la ceinture volcano-sédimentaire……………………………………….12 III. Travaux antécédents ……………………………………………………………………..17 CHAPITRE 2 LA RADIOACTIVITE

I. Constitution de la matière ……………………………………………………………...18 II. Etats énergétique des atomes et des noyaux ……………………………………….18 III. Manifestation de la radiation a l’échelle atomique ………………………………..19 1. Particule α……………………………………………………………………………..19 2. Particule β……………………………………………………………………………..19 a. Radioactivité β-……………………………………………………………….19 b. Radioactivité β+………………………………………………………………20 3. Les photons Gamma…………………………………………………………………..20 IV. Les lois de la radioactivité …………………………………………………………….21

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1. La décroissance radioactive…………………………………………………………..21 2. Période radioactive ou demi-vie………………………………………………………22 3. L’activité radioactive………………………………………………………………….22 V. Effets des radiations ……………………………………………………………………22 VI. Radioactivité naturelle …………………………………………………………………23 1. La radioactivité primordiale…………………………………………………………..23 2. La radioactivité cosmo génique……………………………………………………….24 3. La radioactivité humaine produite…………………………………………………….24 4. Autres formes de radioactivité naturelle……………………………………………...25 VII. Interactions des photons avec la matière …………………………………………..25 1. Effets photoélectrique………………………………………………………………...25 2. Effet Compton………………………………………………………………………..25 3. Production de paires…………………………………………………………………..27

CHAPITRE 3 SPECTROMETRIE GAMMA

I. Rayonnement Gamma …………………………………………………………………28 II. Spectrométrie Gamma …………………………………………………………………28 1. Chaine de mesure……………………………………………………………………..28 a. Le spectromètre Gamma………………………………………………………29 b. Le détecteur…………………………………………………………………...29 c. L’ordinateur…………………………………………………………………...30 2. Les spectres…………………………………………………………………………...30 3. La résolution en énergie………………………………………………………………31 4. La résolution en temps………………………………………………………………..31 5. La durée de comptage………………………………………………………………...31 6. Les pics………………………………………………………………………………..31 III. L’étalonnage du détecteur ……………………………………………………………32 1. Etalonnage en énergie………………………………………………………………...32 2. Etalonnage en efficacité……………………………………………………………....32

3 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

CHAPITRE 4 MESURE DE L’ACITIVITE DES ECHANTILLONS

I. Mesure et choix des échantillons sur terrain ………………………………………35 1. Matériels……………………………………………………………………………...35 2. Méthode d’échantillonnage…………………………………………………………..36 3. Mesures sur le terrain…………………………………………………………………37 II. Préparation des échantillons …………………………………………………………45 1. Broyage des matériaux au marteau…………………………………………………...45 2. Broyage des matériaux avec broyeur électrique……………………………………...45 3. Mise d’échantillons dans la géométrie………………………………………………..45 4. Pesée des échantillons………………………………………………………………...46 5. Hermetisation des boites……………………………………………………………...46 III. Mesure de l’activité des échantillons au laboratoire ……………………………..47 1. Acquisition……………………………………………………………………………47 2. Dépouillement………………………………………………………………………...47 3. Analyse……………………………………………………………………………….47 4. Calcul de l’activité……………………………………………………………………49 V. Résultats …………………………………………………………………………………51 VI. Interprétation ……………………………………………………………………………61

Conclusion ………………………………………………………………………………….62 Références bibliographique ……………………………………………………………...63 Annexe ………………………………………………………………………………………64

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Liste de figures

Fig.1 : Localisation de la région de Nefza……………………………………………………..9 Fig.2 : Carte géologique du district minier de Nefza redessinée par Decrée (2007)…………16 Fig.3 : Différents types de rayonnement……………………………………………………...21 Fig.4 : Détecteur germanium et système de refroidissement…………………………………30 Fig.5 : Courbe d’étalonnage en énergie du détecteur Ge HP……………………………...... 32 Fig.6 : Courbe d’efficacité du détecteur Ge HP………………………………………………34 Fig.7 : Rack 19’’……………………………………………………………………………...35 Fig.8 : Système de mesure de dose…………………………………………………………...35 Fig.9 : Groupe électrogène……………………………………………………………………36 Fig.10 : Radiomètre FH-40…………………………………………………………………...36 Fig.11 : Localisation du 1 er point de mesure………………………………………………….37 Fig.12 : Agrandissement de la Fig11…………………………………………………………38 Fig.13 : 1 er point de mesure…………………………………………………………………..39 Fig.14 : localisation du point de mesure sur la carte et la cartographie de la piste menant a Cap Negro…………………………………………………………………………………………40 Fig.15 : 2 nd point de mesure…………………………………………………………………..42 Fig.16 : Localisation du 3 ème point de mesure………………………………………………..43 Fig.17 : 3 ème point de mesure…………………………………………………………………43 Fig.18 : Localisation du 4ème point de mesure………………………………………………44 Fig.19 : 4 ème point de mesure…………………………………………………………………44 Fig.20 : Boite 100 cm3………………………………………………………………………..46 Fig.21 : Fenêtre représentant un spectre……………………………………………………...48 Fig.22 : Un pic sélectionné…………………………………………………………………...49 Fig.23 : Activité du fer de Bou khchiba………………………………………………………54 Fig.24 : Activité du fer de Tamera……………………………………………………………55 Fig.25 : Activité de la brèche volcano-sédimentaire (1 er point de mesure)…………………..56 Fig.26 : Activité du fer de la mine de Dhouhria……………………………………………...57 Fig.27 : Activité de la Rhyolite………………………………………………………………58 Fig.28 : Activité de la brèche volcano-sédimentaire au niveau du 4 ème point de mesure……59 Fig.29 : Activité de la granodiorite…………………………………………………………..60 Fig.30 : Spectre du fer de la mine de la mine de Boukhchiba……………………………….68

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Fig.31 : Spectre du fer de la mine de Tamera………………………………………………...69 Fig.32 : Spectre de la Granodiorite…………………………………………………………...70 Fig.33 : Spectre du fer de la mine de Dhouhria………………………………………………71 Fig.34 : Spectre de la Rhyolite……………………………………………………………….72 Fig.35 : Spectre de la brèche volcano-sédimentaire………………………………………….73

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Liste de Tableaux

Tab.1 : synthèse des différentes interprétations de la typologie de la brèche de ceinture de la structure d’Oued Belif (Aloui 2004)………………………………………………………….14 Tab.2 : Radionucléides primordiaux………………………………………………………….24 Tab.3 : Radionucléides cosmo génique……………………………………………………….24 Tab.4 : Radionucléides produits par l’homme………………………………………………..25 Tab.5 : Mesures effectuées par le laboratoire mobile (détecteur NaI) aux alentours du 1 er point (mesures effectuées en Coup par seconde : CPS)…………………………………………….38 Tab.6 : Mesure effectués le long de la piste de Cap Negro et mesure effectuées au 2 nd point.41 Tab.7 : Résultats d’analyse de l’activité des radionucléides de la famille 238U……………..51 Tab.8 : Résultats d’analyse de l’activité des radionucléides de la famille 232Th……………52 Tab.9 : Résultats d’analyse de l’activité du radioélément primordial 40K…………………..53 Tab.10 : Mesure de la radioactivité en CPS au 4 ème point de mesure………………………...64 Tab.11 : Mesure de la radioactivité en CPS au 2 ème point de mesure………………………...65 Tab.12 : Mesures effectuées au niveau du 1 er point…………………………………………..66 Tab.13 : Mesures effectuées au niveau du 3 ème point de mesure……………………………..65 Tab.14 : Normes de la directive EURATOM sur les dangers des radiations ionisantes……..74

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INTRODUCTION GENERALE

L’étude de la région d’Oued Belif a fait l’objet de différents travaux géologique parmi lesquels citons ceux de Gottis et Sainfeld (1952), Bellon (1976), Rouvier (1977), Mauduit, Perthuisot (1978), Negra (1987), Halloul (1989), Dermech (1990), Laridhi-Ouazaa (1994), Talbi (1998), Ghazghazi (2004), Taamallah (2004), Aloui (2004) et Decrée (2007). Ce travail, qui entre dans le cadre de la collaboration entre la Faculté des Sciences de Tunis et le Centre National des Sciences et Technologies Nucléaire, a pour objectif la caractérisation de la radioactivité naturelle de la structure volcanique de l’Oued Belif situé dans la région de Nefza (Nord-Ouest tunisien). Pour atteindre cet objectif nous avons utilisés deux méthodes : • Méthode de terrain : Utilisant un laboratoire mobile du CNSTN. • Méthode de laboratoire : Utilisant les différentes techniques de mesure installées dans le CNSTN. Outre l’aspect scientifique du projet, nous savons tous que la radioactivité peut avoir de lourdes conséquences sur la santé des personnes exposées et elle peut provoquer des maladies telles que le Cancer. Ce présent mémoire est structuré en 4 chapitres : • Le premier chapitre comporte une synthèse bibliographique sur la structure de l’Oued Belif (Cadre géographique et cadre géologique). • Le deuxième chapitre rappelle les notions fondamentales de la radioactivité : définitions, formules et lois. • Le troisième chapitre traitera l’aspect technique, à savoir la chaîne de mesure de l’activité, ses propriétés, son fonctionnement et son produit final. • Le quatrième chapitre est réservé aux expériences réalisées sur le terrain et au laboratoire.

8 Projet de fin d’étude FST/CNSTN Chapitre 1 Etude bibliographique

I. CADRE GEOGRAPHIQUE

Le secteur d’étude se situe au nord de la région de Nefza, qui constitue le prolongement nord- oriental de l’Atlas tellien. Cette région occupe une place privilégiée à l’extrémité EST de la chaine alpine nord maghrébine. Elle prend place entre les Kroumiries, Béjoua et les Mogods. Cette région se caractérise par des reliefs hauts de 200 à 600m environ et escarpés, qui succèdent à de vastes plaines essentiellement argileuses. L’ensemble de ces terrains accidentés, est couvert par un foret dense de chênes lièges jouant plusieurs rôles dont le plus important est la préservation du sol soumis à un climat tempéré et humide propice à différents types d’érosion. Le secteur d’étude (Oued Belif) est limité au sud par le barrage de Sidi El Barrak, à l’est, par les structures des J. Ed Diss, Ragoubet Tasserra et J.Ahirech. Au nord par le bassin minier de Tamera-Sidi Driss et à l’ouest, par les affleurements numidiens de Kef Salem, J. Hamra et Argoub Adila. Deux cours d’eau : Oued Belif et Oued Damous traversent le secteur.

Fig.1 : Localisation de la région de Nefza.

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II. CADRE GEOLOGIQUE

La structure de l’Oued Belif, appartient au domaine des nappes de charriage (Rouvier, 1977). Elle se présente comme un anneau de dimension 6 km/3 Km. Trois types de roches forment cette structure : la première de nature salifère et d’âge triasique ; les secondes sont d’origine volcanique d’âge Miocène ; la troisième une brèche ferrugineuse ceinturant les deux précédentes. La relation entre les affleurements triasiques et l’épanchement volcanique a fait l’objet de nombreuses controverses entre plusieurs auteurs (Tableau 1) (Gottis et sainfeld, 1952, Bellon, 1976, Rouvier, 1977, Mauduit, Perthuisot, 1978 et Halloul, 1989).

1. les roches du « complexe salifère »

Cette appellation désigne le mélange de formations salifères triasiques et des roches volcaniques ayant perdu leur identification. Le Trias s’aligne le long de l’accident Gardimaou-Cap Serrat, dirigé NE-SW. La structure de l’Oued Belif est légèrement décalée à l’est de cet accident. L’ensemble du complexe salifère qui affleure à l’intérieur de la structure de l’Oued Belif, présente la succession lithologique suivante [1] :

• Un horizon gypseux au sein de la structure salifère rencontré sur les bords des rives de l’Oued Belif et au Nord de Ragoubet es Seid et Ragoubet Alia. • Un faciès carbonaté à pyrite représenté à l’ouest de la mine Boukchiba. • Les skarns à magnétite et pyrite longeant la rive gauche du cours d’eau « Chaabet el Ain » et représentés par la barre de calcaire saccharroïde qui traverse les graniodiorites. • Un ensemble de roches sérito-schistosées affleurant à l’ouest de l’Oued ed Damous.

L’âge des remontées des formations triasiques (halocinèse, sensu Perthuisot, 1981) est mal contraint. Perthuisot (1981) propose un âge aptien pour les premières halocinèses; il les associe à la présence de séries post-triasiques suffisamment épaisses et à l’existence de failles NNE-SSO. Cet auteur considère également que la remontée des diapirs est continue, mais plus active lors des périodes d’instabilité tectonique. Le percement des nappes du Nord tunisien n’est pas exclu par Perthuisot (1981); cependant, la présence de lames de matériel triasique à la base des unités allochtones (Rouvier, 1994) suggère d’avantage que ces diapirs

10 Projet de fin d’étude FST/CNSTN ont été étêtés et dilacérés par l’avancée des nappes. Ould Bagga et al . (2006), quant à eux, suggèrent que les premières remontées d’évaporites datent du Paléogène et se font le long des blocs basculés du socle.

2. Les roches magmatiques

Les affleurements de roches cristallines au cœur de la structure de l’Oued Belif montrent deux types de massifs : le massif intrusif granodioritique de Ragoubet el Alia et le dôme extrusif rhyodacitique de Ragoubet es Seid.

a. Le massif intrusif de Ragoubet el Alia :

Il s’agit d’une intrusion granodioritique (Mauduit, 1978) affleurant au flanc nord de Ragoubet el Alia et sur la rive droite de l’Oued Chaabet el Aïn. Il s’agit d’une roche magmatique plutonique, grenue, voisine des granites, contenant du quartz (>10%), des feldspaths avec moins d’orthose que de plagioclases, des ferromagnésiens : de la biotite et de l’amphibole.

b. Le massif extrusif de Ragoubet es Seid

Constitué de laves de compositions intermédiaires entre les rhyolites et les dacites (Crampon, 1973 ; Mauduit, 1978). Le dôme de Ragoubet es Seid, affleure de part et d’autre des deux rives de l’Oued Belif. Il est constitué d’une roche magmatique effusive intermédiaire entre la rhyolite et la dacite, riche en verre, de teinte claire (leucocrate), à microlites et phénocristaux rares : le quartz apparaît souvent bipyramidé et corrodé, les feldspaths sont fréquents ainsi que la biotite et les amphiboles. La structure du massif est fluidale, plus ou moins sphérolitique par dévitrification. A la base de ce dôme, partent plusieurs coulées dont la plus importante rejoint la rive gauche de l’Oued Belif. On rencontre souvent des brèches extrusives à éléments remaniés du complexe salifère sur le pourtour des roches rhyodacitiques de cette coulée. Ces brèches sont de trois types : • Brèches monogéniques rhyolitiques associées aux grés numidien. • Brèches polygéniques à éléments de rhyolite et de granodiorite, prélevés sur la rive septentrionale de l’Oued Belif. • Brèches schistosées affleurant sur la rive nord de l’Oued Belif.

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3. Le Néogène « post-nappe »

Les séries sédimentaires du Néogène sont le produit du démantèlement des reliefs du Trias, du Crétacé et du Paléocène, qui ont pris naissance à la suite de déplacements horizontaux avec décollement et glissement des unités allochtones à la phase du serrage Tortonien (Rouvier 1977). Les dépôts néogènes de Tamera montrent essentiellement de la minéralisation ferrifère, alors que ceux de Sidi Driss, une minéralisation plombo-zincifère.

4. La brèche de ceinture volcano-sédimentaire

La structure annulaire d’Oued Belif est ceinturée par une brèche ferrugineuse très résistante. Les éléments constitutifs de cette brèche sont anguleux, de taille variable et de nature variée. Les observations d’El Ghozzi (1977) et Aloui (2004) prouvent l’existence d’un line entre la composition de la brèche et la roche encaissante. Pour ces auteurs, cette brèche, renferme des marnes et des argiles lorsque le substratum est marneux ; ce qui correspond aux zones de Boukhchiba, Ouled Meriem, Kef Salem (Est de l’oued Belif). La composition de cette brèche devient gréseuse prés des grés oligocènes situés à l’ouest de la structure (Ouled Gassem et Ragoubet Er Rha). Malgré les nombreuses interprétations proposées, l’origine de la brèche demeure encore énigmatique.

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Auteurs Typologie de la brèche Gottis et Brèche d’effondrement du type « cauldron subsidence ». Sainfeld (1952) Tzekova Brèche de réajustement tectonique dû à des effets de compensation. (1975) El Ghozzi Suite de failles bordières. (1977) Rouvier Brèche bordière résultant du rejeu d’accidents verticaux. (1977) Mauduit La formation de la brèche de ceinture est vraisemblablement due à de (1978) brusques rejeux verticaux de l’ensemble de la structure constituant une sorte de « mylonite ». Perthuisot Les matériaux de la brèche de ceinture sont d’origine magmatique ou dérivent (1978) de roches magmatiques par altération. Abdelhédi La brèche correspond à un chapeau de fer issu de l’oxydation de sulfures (1982) métalliques. Negra Toutes les formations, y compris les brèches périphériques, ne montrent (1987) aucune figure sédimentaire. L’absence de figures de compaction et d’éléments d’origine magmatique (plutoniques ou volcaniques) dans l’ensemble des affleurements de brèches, permet de conclure que la formation béchique est une brèche de contact de l’extrusion triasique. Halloul L’anneau béchique rappelle les ring-dykes des structures annulaires. (1989) La prédominance des formations salifères par rapport aux roches volcaniques au sein de la structure et l’absence de relations évidentes entre l’anneau béchique et les roches volcaniques (pas d’éléments volcaniques au sein de la brèche) font jouer au Trias un rôle essentiel dans l’édification de cette structure qui s’allonge d’ailleurs dans la direction majeure des diapirs triasiques (NE-SW)

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Dermech La mise en place de la brèche de ceinture dans contexte métamorphique, au (1990) cours de l’intrusion de la granodiorite, va en parallèle avec les précoité de la genèse des fractures annulaires et probablement des brèches qui les soulignent.

Bouzouada Brèche constituée de fragments de roches volcaniques et de roches (1992) sédimentaires (aucune indication sur la topologie). Rekkiss La brèche de ceinture qui est implantée sur des paléo accidents, (1994) essentiellement EW et NS, est caractéristique des diapirs triasiques. Laridhi- Fracture annulaire ou ring structure remplie par une brèche d’explosion. Ouazaa (1994) Talbi (1998) La brèche de ceinture correspond à une fracture concentrique qui ceinture la caldeira et le phénomène de brèchification résulte de l’expansion, due à la montée des volatils à partie des magmas. Decrée La minéralisation est breccia-organisé, avec la possibilité de participation des (2007) roches magmatiques

Tab.1 : synthèse des différentes interprétations de la typologie de la brèche de ceinture de la structure d’Oued Belif (Aloui 2004).

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15 Projet de fin d’étude FST/CNSTN a redessinée par redessinée Decrée a (2007). Fig.2 du district géologique Nefz : minier de Carte

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III. Travaux antécédents

Parmi tous les travaux qui ont été réalisés sur Oued Belif un seul nécessite d’être retenu ; c’est le Projet Uranium réalisé par l’office national des mines au début des années 80. En effet des travaux réalisés au paravent par l’office national des mines (ONM) ont révélés l’existence d’anomalies uranifères et radioactives dans le secteur d’Oued Belif se localisant sur la brèche. C’est pour cela que l’ONM a décidée, en collaboration avec l’Agence International de l’Energie atomique, de mettre en œuvre ce projet à fin de trouver d’éventuelles minéralisations d’Uranium [2]. Les travaux réalisés étaient par l’intermédiaire de sondages :

• Radiocarrotage : γ ray, P.S (polarisation spontanée) et R (résistivité) avec un Logger Mount sporis 1 000,00 C.

• Analyses dans les laboratoires de l’ONM des mines de l’Uranium total, Plomb, Zinc, Fer.

• L’Emanométrie : Consiste à mesurer la teneur en radon (gaz radioactif) du sol. Ce gaz issu de la désintégration de radio-isotopes de la famille de l’uranium a une période de 3,8 jours environs ; ce qui lui permet de s’éloigner d’une éventuelle minéralisation et gagner la surface.

• Les sondages électriques.

17 Projet de fin d’étude FST/CNSTN Chapitre 2 La Radioactivité

I. CONSTITUTION DE LA MATIERE

Quel que soit l’état de la matière, solide, liquide ou gazeuse elle est constituée d’un assemblage d’atomes. Un atome est formé d’un noyau très dense, de petite dimension constitué d’un nombre Z de protons électriquement chargés et d’un nombre N de neutrons neutres. Autour de ce noyau, se répartissent Z électrons formant le cortège électronique de l’atome. Les constituants du noyau (protons et neutrons) sont appelés des nucléons. Le noyau atomique maintient ses constituants entre eux grâce à la force nucléaire forte qui se traduit par une énergie de liaison entre nucléons.

La composition d’un noyau Z AX est complètement définie par les deux paramètres A et Z. A = Z + N : est le nombre total de nucléons, ou nombre de masse. Z : nombre de protons du noyau (ou nombre d’électrons du cortège électronique).

II. ETATS ENERGETIQUES DES ATOMES ET NOYAUX

Les atomes peuvent se trouver dans un état fondamental ou dans un état excité. Un état excité est instable et conduit à une désexcitation, pour perdre l’excès d’énergie par rapport au niveau fondamental en une ou plusieurs étapes, correspondant à des sauts d’énergie bien définies, qui se traduisent par des émissions de photons (rayonnements électromagnétiques). L’état excité d’un atome peut concerner son noyau ou son cortège électronique. Les sauts d’énergie, correspondant à une excitation ou à une désexcitation, prennent des valeurs bien définies car l’arrangement des nucléons dans le noyau et l’arrangement des électrons dans le cortège ne peut avoir lieu qu’à des niveaux d’énergie bien définis.

18 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

III. MANIFESTATION DE LA RADIATION A L’ECHELLE ATOMIQUE

La matière est faite d’atomes qui sont la plupart du temps assemblés en molécules, au cœur de ces atomes se trouvent un noyau 10 000 à 100 000 fois plus petit, c’est à son niveau que se produit la radioactivité. Certains noyaux atomiques instables sont la source de rayonnements désignés par les trois premières lettres de l’alphabet grec : α, β, γ.

1. Particule α

La radioactivité α se manifeste par l’émission d’un noyau d’hélium qui est un édifice stable constitué de deux protons et de deux neutrons. Ces rayonnements ont un pouvoir de pénétration très faible, ils sont arrêtés par quelques centimètres d’air ou par une simple feuille de papier. L’équation qui la régit est :

2. Particule β

La radioactivité bêta correspond à la transformation, dans le noyau soit d’un neutron en proton ;

Radioactivité β-, caractérisée par l’émission d’un électron e -, soit d’un proton en neutron ;

Radioactivité β+, caractérisée par l’émission d’un antiélectron ou positron e +. Elle ne se manifeste que dans des noyaux radioactifs produits artificiellement par des réactions nucléaires.

a. Radioactivité β-

Son équation de désintégration s’écrit :

19 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Ces électrons sont pénétrants. Ils sont arrêtés par plusieurs mètres d’air ou quelques millimètres d’aluminium.

b. Radioactivité β+

Son équation de désintégration s’écrit :

3. Les photons gamma

La radioactivité gamma à l’encontre des deux précédentes n’est pas liée à une transmutation du noyau. Elle se produit par l’émission d’un rayonnement électromagnétique tel que la lumière visible ou les rayons x, mais plus énergétique. Cette radioactivité peut se manifester seule ou en accompagnant la radioactivité alpha ou bêta, son équation de désintégration est comme suit ;

Ces rayonnements sont très dangereux et difficiles à arrêter ; on a besoin de plusieurs décimètres de plomb ou plusieurs mètres de béton pour les absorber, on utilise aussi quelques mètres d’eau pour assurer la protection contre les sources extrêmement radioactives comme le combustible usé des réacteurs nucléaires.

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Fig.3 : Différents types de rayonnement.

IV. LES LOIS DE LA RADIOACTIVITE

1. La décroissance radioactive

La loi a été établie par Rutherford et Soddy en 1902, elle s’écrit :

Avec : λ : constante radioactive caractéristique du radionucléide. dN : nombre de noyaux se désintégrant durant le temps dt. N : nombre de noyaux présents à l’instant t. Une intégration ramène la loi sous la forme :

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Avec :

N0 : nombre d’atomes radioactifs présents à l’état initial.

Nt : nombre d’atomes radioactifs présents à l’instant t.

2. Période radioactive ou demi-vie

C’est le temps nécessaire pour qu’un radioélément, diminue de moitié le nombre d’atomes initial

N0. Un radioélément disparaît d’autant plus vite que sa période est courte.

Avec : T : temps au bout duquel l’effectif de la population de radioéléments est réduit de moitié.

3. L’activité radioactive

L’activité d’une source radioactive est le nombre de transformations radioactives qui s’y produisent en une unité de temps, soit le nombre de désintégrations par seconde.

V. EFFETS DES RADIATIONS

Les effets d’un rayonnement dépendent de la particule émise et du milieu rencontré. La particule chargée (particule alpha et bêta) arrache des électrons en traversant des atomes, on appelle ce phénomène l’ionisation. Les particules neutres, gamma ou neutron, mettent en mouvement des particules chargées lesquelles ionisent des atomes. La masse et la nature de la particule jouent un rôle; une particule alpha relativement lourde, ionise bien d’avantage qu’un électron bêta, mais s’arrête rapidement.

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Les effets ne se limitent pas à l’ionisation. En arrachant des électrons, les rayonnements perturbent les atomes et brisent les molécules, électrisent et échauffent le milieu. Le milieu peut être dense ou gazeux, composé de molécules simples ou complexes, possède ou non une structure cristalline ou métallique. Les dégâts peuvent être transitoires ou permanents. Ils deviennent majeurs si l’irradiation est intense.

VI. RADIOACTIVITE NATURELLE

Les radionucléides sont présents naturellement dans l’air, l’eau et le sol. Ils sont mêmes au sein de nos corps. Chaque jour nous recevons par inhalation et par ingestion des radionucléides dans l’air, la nourriture et l’eau. La radioactivité naturelle est rencontrée dans les roches et les sols qui composent notre planète, dans l’eau et les océans ainsi que dans nos maisons et les matériaux de construction. Il n’y a nulle part sur terre où vous ne pouvez pas trouver la radioactivité naturelle. Il y a trois types de radioactivités dans l’environnement : - Radioactivité primordiale. - Radioactivité cosmo génique. - Radioactivité humaine produite.

1. La radioactivité primordiale

Elle est due à des radionucléides qui existent depuis que le monde et l’univers ont étés crées. Ils ont vécu longtemps avec des demi-vies de l’ordre de centaines de millions d’années (Tab.2).

23 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Nucléide Symbole Demi-vie

Uranium 235 235 U 7,04. 10 8ans

Uranium 238 238 U 4,47. 10 9ans

Thorium 232 232 Th 1,41. 10 10 ans

Potassium 40 40 K 1,28. 10 9ans

Tab.2 : Radionucléides primordiaux.

2. La radioactivité cosmo génique

Plusieurs formes de radiations existent allant des particules lourdes aux photons et muons à haute énergie(Tab.3).

Nucléide Symbole Demi-vie

Carbone 14 14 C 5730 ans

Hydrogène 3 3H 12,3 ans (tritium)

Thorium 232 232 Th 1,41. 10 10 ans

Béryllium 7 7Be 53,28 jours

Tab.3 : Radionucléides cosmo génique.

24 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

3. La radioactivité humaine produite

Les hommes ont utilisés la radioactivité pendant cent ans. Voici quelques produits de l’homme dont la majorité est issu des essais d’armes et des réacteurs de fission (Tab.4).

Nucléide Symbole Demi-vie

Tritium 3H 12,3 ans

Iode 131 131 I 8,04 jours

Iode 129 129 I 1,57. 10 7 ans

Césium 137 137 Cs 30, 17 ans

Strontium 90 90 Sr 28,78 ans

Technétium 99 99 Tc 2,11. 10 5 ans

Plutonium 239 239 Pu 2,41. 10 4 ans

Tab.4 : Radionucléides produits par l’homme.

25 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

4. Autres formes de radioactivité naturelle

- Radioactivité naturelle dans le sol ; elle varie selon le type de sol, des minéraux présents etc. - Radioactivité naturelle des océans. - Radioactivité naturelle du corps humain ; il est évident que le corps est composé de produits chimiques, et c’est surprenant de savoir que certains d’entre eux sont des radionucléides dont nous ingérons quotidiennement dans notre eau et nourriture

VII. INTERACTION DES PHOTONS GAMMA AVEC LA MATIERE

L’interaction des photons avec la matière se fait soit par effet photoélectrique , par effet Compton ou par création de paires (ou matérialisation). Quel que soit le processus initial, l’énergie incidente est transmise totalement ou partiellement à un électron du matériau du détecteur.

1. Effet photoélectrique

Un photon peut interagir avec un électron lié à un atome du milieu absorbant, transférer toute son énergie à cet électron qui est éjecté de son orbite en lui communiquant une énergie cinétique. L’énergie cinétique absorbée par l’électron est souvent suffisante pour créer des ionisations secondaires. Les électrons orbitaux subissent un réarrangement avec émissions de rayonnements X caractéristiques. La vacance sur une couche dont l’un des électrons a été éjecté est occupée par un électron plus périphérique.

2. Effet Compton

Un photon incident cède une partie de son énergie à un électron libre ou peu lié. Cet électron est projeté dans une direction faisant un angle compris entre 0 et 90° avec la direction du photon incident. Le photon diffusé quant à lui part dans une direction faisant un angle compris entre 0 et 180° avec la direction du photon incident, avec une énergie inférieure à celle du photon incident.

26 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

3. Production de paires

Ce phénomène ne peut se produire que pour des photons dont l’énergie est supérieure à 1,02 MeV. Au voisinage du noyau, le photon incident peut se matérialiser en donnant naissance simultanément à un électron positif (positon) et un électron négatif. Ces électrons perdent leur énergie par ionisations et excitations des atomes qu’ils rencontrent.

27 Projet de fin d’étude FST/CNSTN Chapitre 3 Spectrométrie Gamma

I. RAYONNEMENT GAMMA

Le rayonnement gamma, qui suit généralement une émission alpha ou bêta, est issu du noyau de l’atome et correspond à une désexcitation de ce dernier. En effet après une désintégration alpha ou bêta, le nouveau noyau n’est pas toujours dans un état d’équilibre énergétique : il possède encore un « trop plein d’énergie », on dit qu’il est excité. Pour se débarrasser de cet excédent, il va émettre un ou plusieurs rayonnements gamma d’énergie déterminée et caractéristique du noyau et donc de l’atome en présence. C’est en quelque sorte la signature du radioélément.

II. SPECTROMETRIE GAMMA

C’est en Partant de la nécessité d’ identifier et quantifier les corps radioactifs (émetteurs gamma), qu’est venue l’idée de se disposer d’un appareil qui permet d’une part de mesurer exactement l’énergie des photons gamma émis et d’autre part d’en comptabiliser le nombre pendant une certaine durée. Cet appareil d’analyse n’est autre que le spectromètre gamma.

1. Chaine de mesure

La chaîne de mesure est numérique et est formée de trois composantes essentielles : - Le spectromètre. - Le détecteur.

- L’ordinateur

28 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

a. Le spectromètre gamma

Il est basé sur le traitement de signal numérique, et contient un filtre numérique qui élimine les basses fréquences (LFR) et il a une grande capacité de transfert de données. Il améliore la résolution du système en enlevant le bruit électronique périodique de basse fréquence engendré par les refroidisseurs des détecteurs de germanium, les boucles au sol et d’autres sources environnantes. Ce spectromètre intègre un amplificateur qui nous donne la mise en forme finale du signal détecté, et un analyseur multicanaux permettant d’établir le classement des impulsions dans les canaux de mémoire selon l’énergie

b. Le détecteur

Les rayons sont imperceptibles, donc on ne peut pas les toucher ni les voir. Pour assurer la détection, il faut avoir recours à un organe intermédiaire qui va transformer les rayonnements en une grandeur (en l’occurrence une tension électrique), directement exploitable par l’électronique associée à la chaîne de mesure. A l’échelle d’un photon la matière peut être assimilée à une « passoire » d’où lors du passage du photon à travers la matière il ya deux possibilités : Ou bien le photon traverse la matière sans laisser la moindre trace de son passage et il n’est pas détecté. Ou bien il y a interaction du photon avec les atomes constituant la matière du détecteur (cristal de germanium par exemple) et la détection devient possible ; elle repose sur les effets engendrés par le rayonnement gamma sur la matière et est optimale pour un effet donné appelé effet photoélectrique. Le phénomène qui se produit à l’échelle du détecteur à semi conducteur repose sur l’augmentation temporaire de la conductivité électrique de certains semi-conducteurs résultant de leur ionisation à la suite de l’interaction. Ces détecteurs se caractérisent par : - Une résolution en énergie excellente. - Une faible efficacité. - Une réponse linéaire en énergie. - Un faible bruit de fond.

29 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Détecteur semi conducteur a base de germanium de haute pureté (Ge HP) Principe de fonctionnement :

Le détecteur est maintenu dans une enceinte sous vide de 10 -3 Pa et refroidi à la température de N 2 liquide ; -196°C, pour diminuer le bruit thermique.

Fig.4 : Détecteur germanium et système de refroidissement.

c. L’ordinateur

Une fois transmis à la mémoire centrale de l’ordinateur, les signaux sont traités par un logiciel spécialisé (par exemple gamma-vision). L’ordinateur est donc conçu dans le but de visualiser la distribution des impulsions, en fonction de leurs énergies ou du numéro de canal correspondant sous forme d’un histogramme : c’est le spectre.

2. Les spectres

L’analyse d’un échantillon par spectrométrie gamma donne naissance à un spectre : histogramme du nombre de photons détectés en fonction de leur énergie. Le spectre est

30 Projet de fin d’étude FST/CNSTN caractérisé par un fond continu (bruit de fond) décroissant avec l’énergie et par la présence de plusieurs pics. Chaque pic correspond à un rayonnement gamma issu de la désexcitation des noyaux instables ou atome radioactif présent dans l’échantillon.

3. La résolution en énergie

Elle est mesurée à l’aide d’une source mono énergétique et s’écrit :

R= largeur du pic à mi-hauteur/l’énergie du pic

4. La résolution en temps

C’est l’intervalle de temps minimal séparant deux interactions. Lorsque la résolution du temps est bonne, on obtient des résultats plus exacts et on évite les irrégularités.

5. La durée de comptage

La désintégration d’un noyau par l’émission d’un photon gamma est un phénomène spontané. On espère prévoir le comportement d’un grand nombre de radioéléments dans le temps ; estimation de l’activité, en revanche il est impossible de dire exactement à quel moment un noyau va se désintégrer. Cette particularité impose de faire des mesures sur un temps suffisamment grand pour gommer les irrégularités et obtenir un résultat d’activité le plus exact possible.

6. Les pics

Par la position des pics (ou énergie des photons), on entreprend l’analyse qualitative du spectre. Par la surface des pics (ou nombre d’impulsions), on entreprend l’analyse quantitative du spectre : on détermine pour chaque radioélément (présent dans l’échantillon) son activité en becquerels ramenée à la masse ou au volume de l’échantillon. (Bq/kg sec ou Bq/l).

31 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

III. L’ETALONNAGE DU DETECTEUR

1. Etalonnage en énergie

Il permet d’établir la relation entre l’énergie perdue par les photons incidents et le numéro du canal ou sont enregistrées les impulsions correspondantes. L’étalonnage en énergie de la chaîne est une étape primordiale pour identifier tous les éléments radioactifs présents dans un échantillon à étudier.

Fig.5 : Courbe d’étalonnage en énergie du détecteur Ge HP

La courbe d’étalonnage en énergie est une droite linéaire avec laquelle nous pouvons identifier le pic d’absorption total relatif à une énergie donnée.

2. Etalonnage en efficacité

La probabilité de détection d’un photon dans le milieu détecteur dépend de plusieurs facteurs : - Géométrie de l’ensemble source détecteur. - Énergie du rayonnement incident. - La nature des matériaux qui constituent le détecteur.

32 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

La réponse spectrale de la chaîne de mesure traduit le fait que : - Tous les photons gamma émis par la source ne sont pas dans la direction du détecteur, plus précisément on parle de l’efficacité géométrique qui se caractérise par un angle solide . - Tous les photons gamma émis dans l’angle solide (la distance entre la source et le détecteur) n’interagissent pas dans le détecteur puisque certains photons peuvent passer à travers. - Tous les photons gamma ayant interagit dans le détecteur, n’ont pas forcement cédé toute leur énergie et rempli le pic d’absorption total correspondant à leur énergie incidente. L’analyse quantitative du spectre de rayonnement gamma, nécessite la détermination de l’efficacité de détection. L’étalonnage en efficacité, réalisé par de nombreuses sources « étalon » adaptées à la géométrie de mesure de l’échantillon, comporte trois étapes : A : analyse des spectres des sources étalon, dont les pics correspondent à des radionucléides d’activités connues. On détermine alors la surface nette de chaque pic, l’activité de chaque radionucléide au moment de la mesure et le temps de mesure. B : calcul de l’efficacité de détection comme étant le rapport du nombre de photon gamma détectés par le nombre de photons gamma émis par l’échantillon durant le temps de mesure.

Eeff = (S n)/ (A*P γ*t m)

Sn: surface nette du pic d’énergie donnée (nombre d’impulsions) A : activité du radionucléide à la date de mesure (en Bq) Pγ : probabilité d’émission gamma de la raie d’énergie donnée. tm : temps de mesure (en seconde)

A= A 0exp ((-Ln2/T). (t-t0))

A0 : activité de la source à la date de sa fabrication (Bq).

T : période radioactive du radionucléide en jours. t-t0 : différence, entre la date de fabrication de la source et la date de son utilisation pour l’étalonnage. Le traçage de la courbe représentative de l’efficacité en fonction de l’énergie est donné par la Fig.6.

33 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.6 : Courbe d’efficacité du détecteur Ge HP

34 Projet de fin d’étude FST/CNSTN Chapitre 4 Mesure de l’activité des échantillons

I. MESURE ET CHOIX DES ECHANTILLONS SUR LE TERRAIN

1. Matériels

Le déplacement sur terrain se fait au moyen d’un laboratoire mobile. Ce laboratoire mobile est composé de : • Un Rack 19’’ équipé d’un : Pc avec écran tactile 19’’ rack, avec clavier, imprimante, onduleur 1,5KVA avec une batterie supplémentaire et possibilité de rechargement via une prise de tension 220 V.

Fig.7 : Rack 19’’.

• Un système de mesure de dose composé : d’un détecteur de scintillation NaI 3’’ et d’un analyseur multicanaux Unispec.

Fig.8 : Système de mesure de dose de la radioactivité.

35 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

• Système GARMIN-GPS avec logiciel.

• Un groupe électrogène

Fig.9 : Groupe électrogène.

• Radiomètre FH-40 avec sonde télescopique.

Fig.10 : Radiomètre FH-40.

2. Méthode d’échantillonnage

L’échantillonnage ne se fait pas d’une façon aléatoire. En effet la connaissance de la nature des terrains géologiques et avec l’aide d’outils radiologique, on a pu procéder a un échantillonnage correcte. Une fois sur terrain : - on repère les pistes et les routes où le véhicule peut circuler. - on met en marche le GPS et le rack 19 ‘’.

36 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

- on fixe une vitesse constante au véhicule et un intervalle de temps constant pour lequel le Rack et le GPS enregistre des valeurs respectives de la radioactivité et des coordonnées GPS. - Une fois le tronçon de route ou de piste terminé on repère les lieux où la radioactivité semblait le plus élevé et grâce aux données géologique (carte géologique) on détermine la roche qui est susceptible d’induire une valeur élevée de radioactivité. - Après avoir identifié la roche en question, on procède a une autre mesure mais cette fois ci grâce au Radiomètre FH-40 : il suffit juste de la mettre en marche, de le rapprocher le plus prés possible de la roche en question et de lire la valeur directement sur l’écran. - Enfin on prélève un échantillon (cet échantillon ne doit pas être altéré).

3. Mesures sur le terrain.

• 1er point de mesure : Brèche volcano-sédimentaire.

Fig.11 : Localisation du 1 er point de mesure.

37 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.12 : Agrandissement de la Fig.11.

CPS SPEED ALTITUDE 716 (1) 5.00040 93.70000 623(2) 3.70400 90.00000 444 (3) 3.88920 82.50000 390 (4) 5.92640 73.80000 467 (5) 5.55600 66.50000 440 (6) 3.70400 55.60000

Tab.5 : Mesures effectuées par le laboratoire mobile (détecteur NaI) aux alentours du 1 er point (08/04/2009) (Mesures effectuées en Coup par seconde : CPS).

Les mesures effectuées au niveau de la brèche n’ont pas considérablement variées donc on a pris la valeur 675 CPS (la moyenne). Néanmoins toutes les valeurs figurent dans un tableau dans la partie annexe1. On remarque d’après la fig.12 et le Tab.5 que plus on s’éloigne du point de mesure plus les valeurs sont de moins en moins faibles. Mesure de dose : 0,5 Sev/h

38 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.13 : 1 er point de mesure.

• 2ème point de mesure : Rhyolite (piste menant vers Cap Negro)

La Valeur Mesurée à l’aide du laboratoire mobile varie de 683 à 700 CPS avec une moyenne de 690 CPS. Toutes les valeurs figurent dans un tableau 11 dans la partie annexe1. Mesure de dose à l’aide du radiomètre FH40 : 1 Sev/h.

39 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.14 : localisation du point de mesure sur la carte et la cartographie de la piste menant a Cap Negro. CPS SPEED ALTITUDE 1 283 12.59360 52.20000 2 279 9.81560 45.60000 3 257 8.88960 43.00000 4 274 10.74160 41.90000 5 330 11.11200 42.80000 6 333 10.37120 42.70000 7 413 11.29720 43.40000 8 435 12.03800 42.90000 9 257 13.51960 41.30000 10 343 10.37120 52.00000

40 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

11 343 14.07520 44.90000 12 302 14.26040 44.40000 13 366 10.74160 47.60000 14 365 10.18600 49.50000 15 346 10.55640 56.10000 16 287 9.07480 59.80000 17 293 10.74160 64.80000 18 248 10.37120 66.00000 19 253 12.96400 65.70000 20 259 12.59360 65.70000 21 245 10.92680 65.30000 22 231 12.40840 67.20000 23 246 15.74200 65.90000 24 233 12.03800 56.20000 25 227 13.51960 53.90000 26 245 14.63080 57.00000 27 339 13.70480 65.30000 28 333 10.55640 70.30000 29 230 11.85280 76.10000 30 171 10.74160 74.20000 31 173 9.63040 74.60000 32 164 10.18600 73.60000 33 156 10.55640 72.50000 34 154 10.55640 69.70000 35 170 10.18600 70.70000 36 178 2.59280 73.50000 37 165 12.77880 70.80000 38 143 10.00080 70.10000 39 145 3.14840 75.20000

Tab.6 : Mesure effectués le long de la piste de Cap Negro et mesure effectuées au 2 nd point.

41 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Nous remarquons à partir du Tab.6 et la Fig.1 que les valeurs les plus élevées sont aux alentours du 2ème point de mesure.

Fig.15 : 2 nd point de mesure.

• 3ème point de mesure : Granodiorite (piste menant à Cap Negro).

Nous n’avons pas pu dans ce cas mesurer correctement la radioactivité à cause de l’éloignement du lieu de mesure du laboratoire mobile. Néo moins nous avons pu enregistrer quelques valeurs : 245 CPS (moyenne). Toutes les valeurs figurent dans le tableau12 de l’annexe1. Mesure de dose : 0.3 Sev/h

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Fig.16 : Localisation du 3 ème point de mesure.

Fig.17 : 3 ème point de mesure.

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• 4ème point de mesure : Brèche volcano-sédimentaire

Les Valeurs mesurées varient de 1020 à 1080 avec une moyenne de 1058 CPS. Toutes les valeurs figurent dans un tableau13 dans l’annexe1. Mesure de dose : 3 Sev/h

Fig.18 : Localisation du 4ème point de mesure.

Fig.19 : 4 ème point de mesure.

44 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

II. PREPARATION DES ECHANTILLONS

Les échantillons prélevés sur terrain sont les suivants : • Rhyolite (code 0900029). • Granodiorite (code0900037). • Minerai de fer de Tamera (code 0900025). • Minerai de fer de Boukhchiba (code 0900024). • Minerai de fer de Dhouhria (code0900028). • Brèche volcano-sédimentaire (1 er point de mesure), (code 0900026). • Brèche volcano-sédimentaire (4 ème point de mesure), (code 0900035).

1. Concassage des matériaux :

C’est un broyage initial qui a pour but de fragmenter les échantillons, il englobe tout les échantillons sauf le sable et le ciment puisqu’ils ont déjà une granulométrie fine.

2. Broyage des matériaux avec broyeur électrique :

Ce broyage rend les échantillons encore plus fins (poudre). Cette étape doit être d’une attention particulière. En fait, on doit nettoyer le broyeur après chaque échantillon pour ne pas contaminer les échantillons suivants.

3. Mise d’échantillons dans la géométrie :

A ce stade, on à des matériaux en poudre qui ne possèdent pas une forme géométrique définie, c’est pour cela qu’on doit les mettre dans des boites de 100 cm3 jusqu'à une hauteur de 4.1 cm. Ces valeurs ne sont pas un simple choix mais elles sont imposées par la géométrie avec laquelle on a effectué l’étalonnage en efficacité de notre détecteur.

45 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.20 : Boite 100 cm3

4. Pesée des échantillons :

Avant de remplir la boite, on doit déterminer sa masse. Cette dernière va être enregistrée automatiquement dans la machine à peser. Après avoir rempli la boite avec l’échantillon, la mesure de la masse est effectué en calculant la différence entre la masse totale et la masse de la boite vide déjà mémorisée. Cette étape est aussi automatisée.

5. Hermetisation des boites :

Une fois la pesée est terminée on colle sur la boite une étiquette contenant les informations nécessaires à l’identification de l’échantillon. Ensuite on ferme bien la boite. Cette étape est nécessaire à l’établissement d’un équilibre radioactif qui a pour condition la présence de tous les éléments dans le milieu. C’est la présence éventuelle de gaz radioactif (radon) dans les boites qui représente le plus grand souci à cet égard. Une vingtaine de jours permet à l’équilibre de s’établir d’environ 90%, après cette période on peut commencer à mesurer l’activité des échantillons.

46 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

III. MESURE DE L’ACTIVITE DES ECHANTILLONS AU LABORATOIRE

Cette étape fait appel à la chaîne de mesure de spectrométrie gamma et elle réside dans l’acquisition, le dépouillement, l’analyse et le calcul de l’activité.

1. Acquisition

On place l’échantillon sur le détecteur de la manière suivante : On ouvre l’enceinte de plomb qui entoure le détecteur (GEM 80P) et on le place sur ce dernier tout à fait au milieu. Ensuite on introduit au programme (gamma vision), les paramètres de l’échantillon tel que son poids, la date d’hermetisation…, on se fixe le temps d’acquisition qui dure 100000 secondes dans notre cas, et finalement après avoir fermé l’enceinte on donne l’instruction du début de mesure au programme qui pilote le spectromètre Gamma.

2. Dépouillement

Une fois le temps s’est écoulé le spectre se trouve enregistré dans le spectromètre, on peut alors l’enregistrer sur ordinateur et effectuer son analyse.

3. Analyse

Le spectre est formé d’une succession de pics et il les affiche dans deux fenêtres. Une petite fenêtre qui englobe tout le spectre des plus basses énergies vers les plus hautes. La deuxième fenêtre sert d’agrandir la zone qui suscite l’intérêt de celui qui fait l’analyse.

47 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.21 : Fenêtre représentant un spectre

La connaissance de l’énergie du pic sert à minimiser les efforts, autrement si on connaît qu’un élément émet un rayonnement gamma à une énergie bien connue, et il est alors inutile de balayer tout le spectre, on va directement au pic voulu (Les énergies des radionucléides figurent dans un tableau dans la partie annexe3). Si le pic est présent et on veut l’analyser, on met le curseur sur ce dernier ensuite on marque la ROI (region of interest). Cette étape est importante car plus le choix est bon plus les valeurs obtenues sont fiables. Jusqu’à ce stade on n’a pas des valeurs d’activités ce qu’on mesure c’est la surface du pic répartie en deux surfaces. Une surface de pic total y compris le bruit de fond (background) et appelée Gross area, et une surface nette du pic c'est-à-dire induite par la présence d’un élément radioactif dans l’échantillon ; appelée Net area. Les deux valeurs de surfaces sont ensuite introduites dans une feuille Excel contenant déjà les données et les formules nécessaires pour le calcul de l’activité. Une fois ceci est fait on obtient les informations suivantes : Les énergies, le radionucléide émetteur gamma à cette même énergie, l’activité de l’élément et l’erreur en %. La figure22 montre un pic qui est déjà sélectionné, le Net Area est indiqué en rose, tant dis que le Gross Area est en rouge. A signaler que le rose est superposé au rouge.

48 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.22 : Un pic sélectionné.

4. Calcul de l’activité

Le calcul de l’activité repose sur des formules et des équations qui sont introduites dans une feuille Excel, avec les valeurs des pics ; on a directement l’activité. L’activité de l’échantillon en (Bq/kg) est calculée ainsi [8]:

Avec : N : comptage net du pic T : temps de mesure en secondes m : masse de l’échantillon en gramme Pγ(E) : Probabilité d’émission d’un photon gamma à l’énergie E ε(E) : Efficacité de détection

- Quantification du Ra226

Elle représente un cas difficile dans la spectrométrie gamma à cause du seul pic du 226 Ra correspondant à 186.2 keV et l’existence simultanée du pic de 235 U à la même énergie.

49 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

La situation est aggravée par le fait que 235 U est difficile à mesurer correctement faute de sa faible activité. Normalement, l’activité du 226 Ra peut être obtenue à partir du pic à 186 keV après soustraction de l’activité de 235 U mesurée à 144 keV. En appliquant les lois de décroissance radioactive et les constantes physiques pour l’uranium on trouve [8] :

Malgré que cette procédure représente la manière adéquate pour mesurer l’activité du 226 Ra, l’erreur de calcul est très élevée à cause du faible comptage du pic 235 U centré autour de 144 keV. La deuxième méthode qu’on utilise pour mesurer l’activité du 226 Ra c’est de supposer que le radium est en équilibre avec ses descendants en particulier 214 Pb et 214 Bi . Dans ce cas l’activité du 226 Ra est donnée par [8] :

- Quantification de l’uranium 238

Vue que 238 U n’a pas d’émissions gamma mesurables, on peut utiliser un de ses descendants pour déduire son activité [8] :

Si l’activité 235 U est connue, on peut supposer que l’uranium a une abondance isotopique naturelle et on peut dégager la relation [8]:

50 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

V. RESULTATS

Tous les spectres sont réunis dans l’annexe2.

Les résultats d’analyse sont représentés dans les tableaux7.

Les éléments de la famille U238 : 238 U, 226 Ra, 214 Pb et 214 Bi. L’uranium est un élément métallique radioactif appartenant à la famille des actinides. Il est soluble dans les acides chlorhydrique et nitrique, et insoluble dans les alcalis. Les radionucléides cités ci-dessus ne représentent pas la totalité de la famille uranium238.

Echantillons 238 U ERR% 214 Pb ERR% 214 Bi ERR% 226 Ra ERR%

0900024 0,0000 0,0000 21,837 1,4418 20,842 1,5478 21,34 1.49 (Fer)

0900025 13,105 15,226 21,978 1,5279 17,998 1,9084 19.988 3,5549 (Fer)

0900026 608,37 4,5224 557,41 0,3006 502,04 0,3440 529,73 0,850 (Brèche)

0900028 0,0000 0,0000 33,291 1,3910 30,927 1,5581 32,109 2,9461 (Fer)

0900029 0,0000 0,0000 94,139 0,8622 85,775 0,9760 89,957 1,8338 (Rhyolite)

0900035 2707,2 1,7942 1615,9 0,1770 1654,1 0,1726 1635,0 0,3682 (Brèche)

0900037 16,954 20,438 40,074 1,2973 34,483 1,5571 37,279 2,8544 (Granodiorite )

Tab.7 : Résultats d’analyse de l’activité des radionucléides de la famille 238U.

51 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Les éléments de la famille Th232 sont : 232 Th, 228 Ac et 212 Pb.

Le thorium appartient à la série des actinides. Il présente 13 radio-isotopes dont le principal est la 232 Th radioélément primordial, émetteur de rayonnements alpha. Il donne naissance à de nombreux produits de filiation dont 228 Ac , émetteur de rayonnement gamma et bêta Dans les sols, le thorium est fortement lié aux argiles, aux oxy-hydroxydes de fer et à la matière organique. Ainsi, et du fait de sa très faible solubilité, la mobilité de cet élément est conditionnée à l’existence de colloïdes organo-minéraux complexant.

Echantillons 232 Th ERR% 228 Ac ERR% 212 Pb ERR%

0900024 6,45865 4,96319 6,98141 4,2908 5,93589 2,49444 (Fer) 0 0900025 11,50385 3,82117 13,50670 3,4441 9,50099 1,65502 6 (Fer) 0900026 14,11627 5,86020 16,31854 4,8792 11,91400 3,24575 (Brèche) 4

0900028 15,00050 7,89467 13,95412 7,5192 16,04688 1,87985 (Fer) 9 0900029 54,64301 2,39917 61,54158 2,0350 47,74443 1,27062 8 (Rhyolite) 0900035 13,31439 8,89085 19,97587 5,6505 6,65291 6,86432 (Brèche) 1 0900037 49,9976 2,17456 54,8785 1,8777 45,11675 1,09668 6 (Granodiorite

Tab.8 : Résultats d’analyse de l’activité des radionucléides de la famille 232Th.

52 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Le radioélément primordial ; isotope du potassium : 40 K Le 40 K appartient au groupe des métaux alcalins, il est largement dispersé dans l’ensemble des sphères environnementales, notamment dans l’hydrosphère, en raison de sa sensibilité à l’altération par les agents météorologiques.

Echantillo 40 K ERR% ns 0900024 49,27892 2,63712

0900025 83,01997 2,26822

0900026 1352,3140 0,56918

0900028 87,10641 2,52265

0900029 1115,2174 0,67608

0900035 922,26398 0,77929

0900037 1077,8818 0,63204

Tab.9 : Résultats d’analyse de l’activité du radioélément primordial 40 K

53 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Représentation des résultats sous formes de diagramme

• 0900024

0900024

40K 212Pb 228Ac 232Th 226Ra 214Bi Radionucléide 214Pb 238 U 0 10 20 30 40 50 Acitivité (Bq/Kg)

Fig.23 : Activité du minerai de fer de la mine de Bou khchiba.

A partir de du graphique, nous remarquons des valeurs d’activité faible de tous les radionucléides. En effet d’après les normes de la directive EURATOM (ci-joint dans l’annexe4) aucun de ces radionucléides ne présentent de valeurs élevée ou hors normes. Les radionucléides de la famille du 238U sont de l’ordre de 20 (Bq/Kg) (sauf pour 238 U qui a une activité nulle). Le 40 K présente la valeur la plus élevée 49,2 (Bq/Kg).

54 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

• 0900025

0900025

40K 212Pb 228Ac 232Th 226Ra 214Bi Radionucléide 214Pb 238 U 0 20 40 60 80 100 Acitivité (Bq/Kg)

Fig.24 : Activité du minerai de fer de la mine de Tamera.

Le fer de la mine de Tamera présente une légère augmentation de l’activité des radionucléides par rapport à celui de la mine de Bou Khchiba. Le 40 K présente la valeur la plus élevée 82 (Bq/Kg). L’activité des autres radionucléides de la famille du 232Th et du 238U ne dépasse pas les 20 (Bq/Kg).

55 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

• 0900026

0900026

40K 212Pb 228Ac 232Th 226Ra 214Bi Radionucléide 214Pb 238 U 0 500 1000 1500 Acitivité (Bq/Kg)

Fig.25 : Activité de la brèche volcano-sédimentaire (1 er point de mesure).

La brèche volcano-sédimentaire présente des valeurs très élevées des radionucléides de la famille de 238U : 238 U : 608,37 (Bq/Kg). 214 Pb : 557,41 (Bq/Kg). 214 Bi : 502,04 (Bq/Kg). 226 Ra : 529,73 (Bq/Kg). Mais aussi le 40K présente une valeur très élevée de l’ordre de 1352,31. Les radionucléides de la famille du 232Th sont presque inertes par rapport aux autres radionucléides. Notons que ces valeurs sont très élevées par rapport à l’activité des autres échantillons mais néo moins ils restent dans les normes.

56 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

• 0900028

0900028

40K 212Pb 228Ac 232Th 226Ra 214Bi Radionucléide 214Pb 238 U 0 20 40 60 80 100 Acitivité (Bq/Kg)

Fig.26 : Activité du minerai de fer de la mine de Dhouhria.

Les activités des radionucléides du minerai de fer de la mine de Dhouhria sont presque similaires à ceux des minerais de fer de la mine de Bou khchiba et de la mine de Tamera. Le 40 K présente toujours la valeur la plus élevée 80 (Bq/Kg).

57 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

• 0900029

0900029

40K 212Pb 228Ac 232Th 226Ra 214Bi Radionucléide 214Pb 238 U 0 200 400 600 800 1000 1200 Acitivité (Bq/Kg)

Fig.27 : Activité de la Rhyolite.

On remarque dans ce diagramme que l’activité du 40 K est très élevée : 1115,21 (Bq/Kg) ainsi que des valeurs relativement élevées par rapport aux autres échantillons des radionucléides de la famille 232Th : 54,64 (Bq/Kg) pour le 232 Th , 47,74 (Bq/Kg) pour le 212 Pb et enfin 61,54 (Bq/Kg) pour le 228 Ac par rapport aux autres échantillons. Les radionucléides de la famille du 238U présente des valeurs basses par rapport à la brèche.

58 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

• 0900035

0900035

40K 212Pb 228Ac 232Th 226Ra 214Bi Radionucléide 214Pb 238 U 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Acitivité (Bq/Kg)

Fig.28 : Activité de la brèche volcano-sédimentaire au niveau du 4 ème point de mesure.

Les valeurs de l’activité des radionucléides trouvés ici sont supérieures à ceux trouvées dans la brèche au 1 er point de mesure. Par comparaison l’activité de 238 U est Supérieure à 2600 (Bq/Kg) dans cette brèche alors qu’elle ne dépasse pas les 700 (Bq/Kg) dans la première brèche. Seulement l’activité du 40 K diminue elle passe de 1352,31 (Bq/Kg) dans la première brèche à 1077,88 (Bq/Kg) dans la deuxième.

59 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

• 0900037

0900037

40K 212Pb 228Ac 232Th 226Ra 214Bi Radionucléide 214Pb 238 U 0 200 400 600 800 1000 1200 Acitivité (Bq/Kg)

Fig.29 : Activité de la granodiorite.

La granodiorite présente des valeurs d’activité semblable a ceux de la Rhyolite : Une valeur très élevée de l’activité du 40 K supérieur à 1100 (Bq/Kg), et des valeurs relativement basses de des radionucléides de la famille du 232Th et du 238U.

NB : Les spectres de chaque échantillon se trouvent dans la partie annexe.

60 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

VI. Interprétation des résultats

Les résultats obtenus montrent bien des variations comme des similitudes de l’activité des échantillons analysés. En effet certaines roches telles que la brèche volcano-sédimentaire, la rhyolite et la granodiorite présentent des valeurs d’activité élevées, par rapport aux différents echantillons. En plus les résultats du laboratoire sont confirmés par ceux du terrain : La radioactivité aux alentours de ces roches varie de 0.5 Sev/h à 3 Sev/h (qui sont des valeurs relativement élevées par rapport a la normale).

• En ce qui concerne la brèche de ceinture, elle présente les valeurs les plus élevées que ce soit au laboratoire ou sur le terrain. Mais ces valeurs varient d’un emplacement à un autre de la brèche : L’activité des radionucléides est moins élevée au niveau du 1 er point de mesure par rapport au 4 ème point de mesure. En effet ces variations de valeurs peuvent très bien être explique par le fait que la brèche ne présente pas la même composition lithologique d’un lieu a un autre (elle renferme des argiles et des marnes à l’Est de l’oued Belif, et elle devient gréseuse dans la partie ouest de l’oued Belif). Cependant ces valeurs élevées peuvent probablement* être expliqué par l’origine volcanique de la brèche (* : car l’origine de la brèche reste encore énigmatique).

• Pour la Granodiorite et la Rhyolite, qui présentent des valeurs semblables d’activité (une valeur élevée du 40K et des valeurs basses pour tous les autres radionucléides), cela peut être expliqué par le fait que ces deux roches présentent des similitudes dans leur composition : Quartz, feldspaths, orthose, plagioclases, biotite et amphibole pour la Granodiorite, et quartz, feldspaths, biotite et amphibole pour la Rhyolite. Néo moins la valeur élevée de l’activité du 40K peut être expliqué par le fait que ces roches ont une origine magmatique.

• Enfin les echantillons de minerai de fer de la mine de Tamera, Bou Khchiba et Dhouhria ne présentent pas d’activité élevées. En effet le Th qui normalement est lié aux hydroxydes de fer ne présente pas de valeurs qui nécessitent d’être mentionnées.

61 Projet de fin d’étude FST/CNSTN Conclusion

La structure de l’Oued Belif est une région qui présente une diversité géologique unique en Tunisie : Des roches volcaniques, des minerais de fer, le Trias…etc. Dans notre travail les échantillons analysés regroupent des minerais de fer, des roches volcaniques, et une brèche de ceinture. Les valeurs plus ou moins élevées qu’on a trouvées concernent la brèche, la granodiorite et la rhyolite. Ceci est dû à l’origine de ces roches et à leur genèse. Néanmoins les valeurs trouvées sont dans les normes, excepté l’activité du 238U au niveau de la brèche (4 ème point de mesure), 2707 (Bq/Kg), qui parait très élevée par rapport aux normes de la directive EURATOM :

U238: 1000 (Bq/kg). Th232: 1000 (Bq/kg). K40: 100000 (Bq/kg). Ra226: 10000 (Bq/kg). Ac228: 10000 (Bq/kg). Pb212: 10000 (Bq/kg).

Malgré que les résultats trouvés sont presque tous inferieurs aux normes, ils restent cependant élevés par rapport aux valeurs normales et encourageants pour continuer l’étude de la radioactivité naturelle à Oued Belif dans un premier lieu, et dans d’autres localités en Tunisie présentant des particularités géologique singulières en 2 ème lieu :

• Les zones de métamorphisme de l’Ichkeul et de l’Hairech. • Les brèches de contact Trias/Crétacé minéralisées en Pb-Zn-SR. • Les gisements de Fluorine de la région de Zaghouan. • Les gisements de phosphates. • Les sources thermales…. Etc. • Ces travaux permettent de dresser une base de donnée et d’établir des cartes radiométrique et un GIS pour la Tunisie.

62 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Références bibliographiques

[1] Sophie Decrée (2007). Thèse présentée en vue d’obtention du titre de Docteur en Sciences. Caractérisation géochimique et isotopique dans un système d’altération complexe, du protolithe magmatique à la minéralisation fer-plomb-zinc : le cas de la mine de Tamera.

[2] M.Abdelhedi, D. Kissling, H.Kouki, Projet Uranium : Sondages OB/81 – Emanométrie et étude géochimique de ka brèche périphérique d’Oued Belif – Nefza, Office National Des Mines (1982).

[3] A. Kaddachi (1999). Mémoire en vue d’obtention du Diplôme d’Etudes Supérieures spécialisées en sciences et techniques nucléaires. Transfert de la réponse en efficacité des détecteurs germanium d’une source ponctuelle à une géométrie plus complexe. Faculté des Sciences de Monastir.

[4] www.la radioactivité.com (2009).

[5]www.physics.isu.edu/radinf/natural.htm (2009).

[6] Halloul, N., 1989. Géologie, pétrologie et géochimie du bi magmatisme néogène de la Tunisie septentrionale (Nefza et Mogod). Implications pétro génétiques et interprétation géodynamique. Thèse de spécialité, Université Baise Pascal, Clermont Ferrand.

[7] Encarta (2009).

[8] N. Reguigui, H.Sfar Felfoul, M. Ben Ouezdou, P. Clastres (2005) Radionuclide levels and temporal variation in phosphogypsum. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, vol. 264, No. 3 (2005) 719-722.

63 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Annexe1

ID CPS SPEED ALTITUDE

1 1045.46826 0.00000 89.80000

2 1041.91357 0.00000 79.70000 3 1063.69568 0.00000 91.20000

4 1046.22144 0.00000 83.50000

5 1060.43713 0.00000 90.40000 6 1057.93176 0.00000 92.70000

7 1058.11145 0.00000 103.10000 8 1047.87854 0.00000 113.20000

9 1052.33435 0.00000 104.10000

10 1062.54712 0.00000 91.00000 11 1068.63391 0.00000 87.40000 12 1060.52234 0.00000 81.80000 13 1058.51758 0.00000 81.00000 14 1068.52405 0.00000 78.40000 15 1058.17224 0.00000 79.20000 16 1059.45264 0.00000 73.70000 17 1059.62842 0.00000 76.90000 18 1057.63440 0.00000 77.00000 19 1058.82495 0.00000 91.30000 20 1051.68176 0.00000 88.70000 21 1053.21448 0.00000 85.90000 Tab.10 : Mesure de la radioactivité en CPS au 4 ème point de mesure (27/04/09).

64 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

ID CPS SPEED ALTITUDE 1 362.40921 0.00000 51.90000 2 360.63644 0.00000 52.00000 3 360.18033 0.00000 52.60000 4 364.97995 0.00000 50.80000 5 368.62009 0.00000 49.00000 6 360.33057 0.00000 53.00000 7 359.90485 0.00000 49.20000 8 358.66132 0.00000 53.80000 9 363.29907 0.00000 48.90000 10 362.30905 0.00000 49.40000 11 362.38095 0.00000 53.50000 12 362.49060 0.00000 57.90000 13 357.90527 0.00000 56.60000 14 361.77356 0.00000 48.90000 15 361.38812 0.00000 48.40000 16 364.17648 0.00000 44.50000 17 360.99698 0.00000 47.70000 18 361.91431 0.00000 49.80000 19 366.38275 0.00000 47.40000 20 362.88220 0.00000 50.40000

Tab.11 : Mesure de la radioactivité en CPS au 2ème point de mesure (27/04/2009).

65 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

CPS Speed Altitude 684.26599 0.00000 102.60000 687.16150 0.00000 100.10000 681.66083 0.00000 100.80000 687.55646 0.00000 103.00000 690.14294 0.00000 104.70000 687.15179 0.00000 102.90000 694.90845 0.00000 103.50000 690.64929 0.00000 104.10000 692.42535 0.00000 102.80000 684.35309 0.00000 101.20000 681.90021 0.00000 100.70000 684.12341 0.00000 100.40000 696.91498 0.00000 101.00000 687.96387 0.00000 101.00000 683.24976 0.00000 102.50000 689.03937 0.00000 102.20000 692.94678 0.00000 102.30000 690.31610 0.00000 103.50000 692.04913 0.00000 103.60000 674.21619 0.00000 102.40000 634.45337 0.00000 106.70000

Tab.12 : Mesures effectuées au niveau du 1 er point (08/04/09).

66 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

ID CPS SPEED DIRECTION 1 244.50012 0.00000 158.00000 2 247.28410 0.00000 158.00000 3 244.04106 0.00000 158.00000

Tab.13 : Mesures effectuées au niveau du 3 ème point de mesure (27/04/2009)

67 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Annexe2

Fig.30 : Spectre du fer de la mine de la mine de Boukhchiba.

68 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.31 : Spectre du fer de la mine de Tamera.

69 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.32 : Spectre de la Granodiorite.

70 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.33 : Spectre du fer de la mine de Dhouhria.

71 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.34 : Spectre de la Rhyolite.

72 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Fig.35 : Spectre de la brèche volcano-sédimentaire.

73 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Annexe 3

E keV Nucléide E KeV Nucléide 46,54 Pb-210 477,595 Be-7 63,29 Th-234 549,76 Rn-220 67,67 Th-230 569,7 Po-211 143,76 U-235 583,19 Tl-208 163,36 U-235 609,311 Bi-214 185,71 U-235* 661,657 Cs-137 186,21 Ra-226* 727,33 Bi-212 205,31 U-235 832,01 Pb-211 209,25 Ac-228 860,56 Tl-208 215,98 Th-228 911,2 Ac-228 235,97 Th-227 968,97 Ac-228 238,63 Pb-212 1001,03 Pa-234m 240,99 Ra-224 1120,29 Bi-214 242 Pb-214 1460,83 K-40 269,46 Ra-223 1588,2 Ac-228 283,69 Pa-231 1620,5 Bi-212 295,22 Pb-214 1764,49 Bi-214 232,87 Ra-223 351,93 Pb-214 351,06 Bi-211 401,81 Rn-219 427,09 Pb-211 404,85 Pb-211

Tab.14 : Energie des différents radionucléides.

74 Projet de fin d’étude FST/CNSTN

Annexe 4

75 Projet de fin d’étude FST/CNSTN