le
220Rn
Le dispositif permet de mesurer une atmosphère en 220Rn ; celle-ci doit être cependant
constante au cours du temps. En effet, dans le cas d’une atmosphère en 220Rn de faible activité, il
sera difficile d’identifier des variations de concentration du fait du taux de comptage très faible. Prenons comme exemple une activité volumique de 10 kBq.m-3, soit 10-2 Bq.cm-3 de 220Rn. Le
rendement de détection lié au pic du 220Rn étant de 0,320 (2) pour un volume de détection de
12,44 (4) cm3, le taux de comptage peut être estimé à :
12,44 × 10−2 × 0,320 = 0,04 𝑠−1. (5.3)
Il est donc impossible de vérifier si l’atmosphère est constante dans le temps sur de très courtes durées. Nous pouvons cependant vérifier si le taux d’émanation en 220Rn de la source est
constant au cours du temps à l’aide de ce nouveau dispositif de mesure. Pour cela nous réalisons des mesures très courtes du 220Rn produit par la source à un débit constant. Le dispositif
présenté en Figure 5-1 est utilisé pour produire une atmosphère en 220Rn, le débit d’air sec
provenant du circuit d’air comprimé étant régulé par un débitmètre massique en entrée de la source de 228Th. Les résultats de mesure du débit sont présentés en Figure 5-11.
150
Sur tout le temps d’exposition, la valeur du débit diminue d’environ 1 %. Notons aussi la présence de pics de débit de 0,003 L.min-1. Ces pics se reproduisent toutes les 300 secondes ; ils
proviennent du cycle du système de séchage de l’air comprimé utilisé par l’ensemble des installations de BACCARA. Ces variations restent faibles sur l’ensemble des mesures, mais elles peuvent entraîner une variation de la concentration en 220Rn qui peut être observable en
réalisant une série de mesures.
Pendant tout le temps d’exposition (soit 4 100 secondes), 40 spectres de 100 secondes ont été enregistrés par le dispositif de mesure (cf. Figure 5-12). L’activité volumique en sortie de la source étant de l’ordre de 700 kBq.m-3, ces très courtes acquisitions étaient suffisantes pour
obtenir une statistique de comptage conséquente.
Figure 5-12 : Dernier spectre obtenu pendant l’exposition à l’atmosphère en thoron soit 4 100 secondes d’exposition, la durée d’acquisition est de 100 secondes.
L’analyse de chaque spectre est réalisée en utilisant une région d’intérêt correspondant à chacun des pics comme visible sur la Figure 5-12 :
ROI du 220Rn entre 2 600 et 6 330 keV ;
ROI du 216Po entre 6 370 et 6 850 keV ;
ROI du 212Po entre 8 000 et 9 900 keV.
Le temps d’acquisition pour chaque mesure est le même (100 s), il est donc possible de comparer directement les résultats obtenus pour les 40 mesures. Les résultats avec leur incertitude élargie à k = 2 sont présentés en Figure 5-13. L’incertitude-type absolue sur le nombre d’évènements est calculée au moyen d’une méthode de type B (JCGM, 2008a) en utilisant la loi de Poisson, elle est prise égale à la racine carrée du comptage.
151
Figure 5-13 : Résultats pour les fenêtres de 220Rn+ 212Bi et de 216Po.
Les résultats provenant du pic du 216Po sont stables au cours du temps. La moyenne du
comptage est de 54 691 avec un écart-type de mesure de 266. L’incertitude-type relative sur le comptage est de 0,4 %, l’ensemble des résultats sont compatibles.
Dans le cas de la fenêtre du 220Rn mélangé au 212Bi la moyenne du comptage est de 44 290
avec un écart-type de 248. L’incertitude-type relative sur la mesure est de 0,5 %, l’ensemble des résultats sont compatibles. Les comptages de la région d’intérêt du radon nécessitent cependant une correction ; en effet, la contribution du 212Bi augmente au cours du temps. Ce phénomène est
vérifié en analysant la fenêtre du 212Po (cf. Figure 5-14) présentant un équilibre séculaire
immédiat avec le 212Bi.
Figure 5-14 : Évolution du comptage de la région d’intérêt du pic de 212Po tout au long de l’exposition.
152
Nous utilisons la dernière méthode présentée en § 5.3.3, sélectionnée pour soustraire le comptage lié au 212Bi présent dans le pic du 220Rn. Le pic du 212Po est utilisé pour en déduire le
comptage lié au 212Bi dans le pic du 220Rn en utilisant le rapport d’embranchement des deux
émissions alpha :
𝑁212𝐵𝑖 = 𝑁212𝑃𝑜 𝛼( 𝐵𝑖 212 )
𝛽(212𝐵𝑖), (5.4)
où 𝑁212𝑃𝑜 est le comptage provenant du 212Po, 𝑁212𝐵𝑖 le comptage provenant du 212Bi, 𝛼(212𝐵𝑖) le taux d’émission alpha du 212Bi et 𝛽(212𝐵𝑖) le taux d’émission bêta du 212Bi correspondant au pic
alpha du 212Po. L’évaluation du comptage lié à la fenêtre du 220Rn sans les comptages du 212Bi
s’écrit alors :
𝑁220𝑅𝑛= 𝑁220𝑅𝑛 + 212𝐵𝑖− 𝑁212𝐵𝑖 = 𝑁220𝑅𝑛 + 212𝐵𝑖− 𝑁212𝑃𝑜 𝛼( 𝐵𝑖 212 )
𝛽(212𝐵𝑖), (5.5) où 𝑁220𝑅𝑛 + 212𝐵𝑖 est le comptage de la région d’intérêt du pic du 220Rn et du 212Bi. Sachant que ces variables sont indépendantes, le carré de l’incertitude absolue associée au comptage 𝑁220𝑅𝑛 est donnée par l’équation (5.6) :
𝑢2(𝑁 𝑅𝑛 220 ) = 𝑢2(𝑁220𝑅𝑛 + 212𝐵𝑖) + (𝛼( 𝐵𝑖 212 ) 𝛽(212𝐵𝑖)) 2 𝑢2(𝑁 𝑃𝑜 212 ) + ( 𝑁212𝑃𝑜 𝛽(212𝐵𝑖)) 2 𝑢2(𝛼(212𝐵𝑖)) + ( 𝑁212𝑃𝑜 𝛼( 𝐵𝑖 212 ) (𝛽(212𝐵𝑖))2 ) 2 𝑢2(𝛽(212𝐵𝑖)), (5.6)
où u(X) représente l’incertitude-type absolue de la valeur X. Les résultats obtenus avec leurs incertitudes élargies à k = 2 sont présentés en Figure 5-15.
Figure 5-15 : Résultat du comptage lié au pic de 220Rn avec la correction des comptages liés au 212Bi.
153
L’incertitude-type relative liée au comptage de 220Rn avec la correction appliquée est de
0,5 %. La moyenne du comptage est de 43 662 avec un écart-type de mesure de 251, soit 0,58 % en relatif. L’ensemble des résultats étant compatibles, l’émanation de la source en 220Rn peut
être considérée comme constante, compte-tenu de la faible variation du débit tout au long de l’exposition. Dans le cas présent la correction due au 212Bi est petite, le temps d’exposition étant
court, l’activité en 212Bi reste faible même, pour les dernières mesures où l’activité en 212Bi
correspond à 4 % du comptage en 222Rn.