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Sur une nouvelle méthode de dosage du radon contenu dans l’atmosphère
François Béhounek
To cite this version:
François Béhounek. Sur une nouvelle méthode de dosage du radon contenu dans l’atmosphère. J.
Phys. Radium, 1925, 6 (12), pp.397-400. �10.1051/jphysrad:01925006012039700�. �jpa-00205231�
SUR UNE NOUVELLE MÉTHODE DE DOSAGE DU RADON CONTENU DANS L’ATMOSPHÈRE,
par M. FRANÇOIS BÉHOUNEK,
Institut du Radium, Prague.
Sommaire. 2014 Utilisant la grande solubilité du radon dans le sulfure de carbone à
une basse température, on a monté un dispositif fonctionnant automatiquement et permet- tant de doser le radon contenu dans l’atmosphère avec une précision d’au moins ± 3 p.100.
L’absorption s’effectue à la température de 2014 80° C, donnée par le mélange de neige carbo- nique et d’éther. Le dispositif est transportable et donne, en moins de temps, une préci- sion au moins égale à celle des autres méthodes de dosage direct du radon contenu dans l’atmosphère. On opère sur une quantité d’air bien déterminée contenue dans
unsystème clos et on peut suivre les variations de la concentration du radon avec le temps et avec l’altitude.
i. Introduction.
-Pour doser le radon contenu dans l’atmosphère, on employait jusqu’ici deux méthodes différentes, dont la première déterminait directement la quantité de
radon par absorption de celui-ci dans le charbon de noix de coco (1) ou par la condensation dans l’air liquide (1), tandis que la seconde mesurait le nombre des atomes de dépôt actif
dH. radium contenus dans l’air, d’où l’on déduisait la quantité de radon, si l’on admet qu’il
y a équilibre entre celui-ci et le dépôt actif.
Cette seconde méthode n’est pas rigoureusement quantitative : le nombre d’atomes de
dépôt actif reçus dans un aspirateur (3) peut dépendre de la mobilité de ces atomes, variable avec l’état d’agrégation atlquel ces atomes sont toujours sujets (1). Or, le potentiel
~e l’électrode sur laquelle ces atomes se déposent est généralement trop petit pour extraire de lourds agrégats de dépôt actif, à faible mobilité. Il peut aussi exister des agrégats neutres qui échappent entièrement à l’influence du champ électrique. Les mêmes considérations sont valables pour la méthode du fil activé, méthodes d’abord entièrement qualitative que Kurz (~) a mise en équations en vue de la rendre quantitative. De plus, les mouvements- de
l’atniosphère et la difficulté qu’il y a de déterminer rigoureusement la sphère d’action du
champ électrique autour du fil chargé peuvent causer des erreurs qu’il est impossible de
corrigeur.
e ,Les méthodes considérées jusqu’ici comme les plus précises sont celles qui dosent
directement le radon ; or, la première nécessite un temps très long, de 15 à ~0 heures, sans
«être toujours précise (s), la seconde n’est praticable que lorsqu’on peut facilement se
procurer de l’air liquide, qu’il est difficile de transporter. De plus, elle demande encore un
temps assez long, une heure au moins (7), ce qui ne permet pas de suivre les changements
de concentration du radon dans un intervalle de temps plus court. La modification de la -méthode indiquée par Wigand (s) et employée par lui pendant les ascensions en avion
permet d’effectuer ces mesures dans un temps très court, de quelques tninutes seulement;
cependant, la précision de la méthode est relativement faible.
2. Nouvelle méthode. - Les recherches que j’ai faites à Jachymov (St. Joachilnstal),
.en Bohême, sur la radioactivité de l’atmosphère ~1), ont nécessité le dosage du radon
’4jOntenu dans l’atlnosphéne. L’emploi de l’air liquide étant exclu pour des raisons pratique
~t la méthode d’absorption par le charbon étant trop longue, il a fallu inventer un nouveau
procédé permettant d’accumuler le radon en quantité suffisante pour être mesuré par un électromètre de sensibilité normale.
(1) EvE, Mag-, (1907), p. 724; t. 16 (1908), p. 6??. ibid., t. 20 (1910), p. 58L WRIGHT-S311TII, (~191~), p. 3i.
(2) SATTERLY, loc. Sc., (1908), p. 119.
(3) EoiiLRAuscH, ivieiz. ber , lia, t. 115 (1906), p. 1263.
1’) BEHO-CNEK, J. P/1Ys., t. 4 (1923), p. 71.
(h) Kupz, Schrift, Munich, (1919). (Ecole supérieure technique).
(6) ’YRIGllT et loc cit.
’
(i) 01.u,Jic, Jalirba Radiodkl., (1918), p. 158.
l’j Luftelektrische Untersuchungen bei Flugzeugaufstiegen, Berlin, (1923), p. 36.
~~) Seront l’objet d’une publication spéciale.
,Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01925006012039700
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J’ai utilisé la grande solubilité du radon clans CS2 à une basse température. On ayait essayé déjà (1) dlemphryr cette propriété clu -en se (le c-erlains liquides orga-
niques, surtout de pétrole et de toluol, mais l’absorption n’était pas encore suffisante pour que l’effet ionisant du raclon ainsi accumulé fut t iii equrable avec une certaine précision.
Pour le sulfure de carbone, )Jeyer (2) a déduit des données expérimentales des
Mlle Ramstedt (:1) une relation entre l’absorptiun des gaz dans les liquides et la température:
où a est le coefficient d’absorption, A, B et e sont des constantes caracté- risant le gaz et le liquide employés, 0 est la température, mesurée en centièmes de l’inter-
valle eotre le pe>inl de fusion et d’ébullition du liquide.
a, pour le sulfure de carbone, A = 13, B = 900, v
-0,054, ce- qui donne, pour la solubilité en fonction de la température, la courbe- représentée par la figure 1. 011 voit qu’à la température de
-80°C on a
un coefficient d’absorption 3.
=328, tandis qu’à la température de 18° C,
x est égal à 23 seulement. La température de
-80° C est facile à obtenir par le mélange frigorifique de Thüanicr, composé de neige carbonique et
Le dispositif est. représenté dans la figure 2. Au lieu de faire
traverser continuellement par l’air le liquide, on em- ploie usn volume fermé d’air qu’on fait circuler dans
le liquide, ce qui rend la méthode plus précise. Ri et R2sont deux récipients é Lw-id-ies en zinc (épaisseur dé
i mm) ayant chacun un volume de 75 litres.
Chacun d’eux est muni de deux robinets dont l’un (kt
Fig. 1.
-Solubilité du radon dans le sulfure de carbone.
et k3) est monté sur la partie supérieure, l’autre (1~2 et k’t-) sur la paroi, tout près de la base
inférieure. Le sulfure de carbone se trouve dans deux barboteurs et P2) plongés dans
deux vases de De»rar (Di et D,) contenant le mélange de Thilorier. Les robinets inférieurs des récipients sont réunis par un tube de caoutchouc aux deux robinets des barboteurs qui ferment les deux courtes conduites d’air allant aux barboteurs. Les robinets supérieurs des récipients sont réunis à l’aide des robinets à deux et kô’ par l’intermédiaire de deux petits ballons en caoo Gchouc, b, et b2, aux deux autres robinets des barboteurs
ceux qui ferment les deux longs tubes descendant jusqu’au fond des barboteurs pour faire circuler t’air au travers de la solution qu’ils contiennent. Les ballons sont inunis de soupapes qui permettent à l’air de circuler dans une seule direction quand les ballons sont
comprimé. La compression est faite automatiquement par un tampon n actionné par un moteur Ez dont le mouvement est transféré par l’intermédiaire d’une roue excentrique permettant de faire varier la force de pression une résistance (non indiquée dans la figure) ,permet de faire varier la vitesse de compression. Pendant les expériences, le débit étai; dé 3 à {j litres par minute et la durée de circulation, d’une heure environ. Le volume total étant de 1~2 litres environ, l’air contenu dans le système passe, à cette vitesse, 3 ou 4 fois
au travers du sulfure de carbone.
L’air soumis à la circulation est refroidi au préalable en passant par deux serpentins de cuivre s et s, plongés dans un mélange rélrigérent dans les vases Ci et le mélange, composé de parties égales en poids de carbonate de sodium, de nitrate d’ammonium et
d’eau, abaisse la température de l’air, qui est celle de la chambre (environ + 18° C), à 2013 4~ C.
On peut vider les deux récipients à l’aide d’une pompe à vide Y actionnée par le moteur E2. On a employé une petite pompe à huile, type américain Cenco-Hyvac, avec un moteur
(1) Zis. (1905), p. 337.
-(1906), p. 617.
ber IIa. t. lZ2 (1913), p. 1281.
(3) Mlle ITAMSTEDT, Le Radium (1911), p. 233.
bélectrique de 07 t eh, évacuant le volume entier (lie i5i litres en une heure à la pression le
12 mm de mercure. Le remplissage des deux récipicnts s’effectue par deux voies, /1 et tz, et
ne clemaiide pas plus de 10 minutes. L’air qui sort des récipients ou qui y entre est filtré
sur du coton de verre et séclié sur du chlorvre lIe calcium dans les tubes absorbants Ji La marche de chaque expérience était la suivante : tout d’abord, on vide les deux réci-
pients la de lU mm de Il- (colltrôlpe par une aye, HOll comprise dans la
71
CI
ugure) ; ensuite, on les
remplit cl’air atmo- sphériclue. Avant cette opération, ou a prépare
les mélanges refrigé- rents, on a mis dans chaque barboteur en-
viron 230 cm’ de CS2
pouvant absorber, à la température de-80°C,
le radon contenu dans 150 litres d’air, et on a plongé les deux barbo- teurs dans les vases
Dewar L)onr que le sul.
furc de carbone se re-
îroidisse à la tcmpéra-
ture de
-80° C. Après
avoir rempli les doux récipients, on tourne
les robinets £.j , k6 et k;
de façon il ce que les
récipients communi-
quent seulement avec le systènlc de circulation
.et on met celui-ci en marche. Le système
d’évacuation et de reiuplissage est ainsi séparé
des deux récipients. ~
La circulation finie, on procède ~, l’extrac-
~
tion du radon absorbé. Tout d’abord, on met les
deux barboteurs dans un bain d’eau il la tem-
pérature de 30° C ; cette température atteinte, on
les fait communiquer avec une chambre d’io- nisation à radon, vidée au préalable à moins de
1 mm de mercure. Une des conduites des bar- boteurs communique avec l’air extérieur au tra- verts d’un tube absorbant et sert à faire passer l’air par le liquide dans le but d’entrainer le radon. L’autre est réunie à la chambre au tra-
vers d’une solution de potasse dans l’alcool qui
sert il absorber les vapeurs de
2susceptibles
Fig, 2,
de compromettre gravement le pouvoir isolant de l’ambre, en dissolvant le mastic employé
pour assurer l’échanchéité de la chambre..La chambre employée était d’un type :courant de-
condensateur à gaz ayant un volume de 3 litres ; son reinplissage s’effectuait par étapes
en maintenant toujours la pression atmosphérique dans le barboteur et en faisant passer l’air de celui-ci dans le condensateur jusqu’à ce que la pression ait monté à 1/~ atmos- phère ; ensuite, on procède de la même façon avec le second barboteur, jusqu’à établir la
pression atmosphérique à l’intérieur du condensateur.
Par ce procédé, on fait passer une certaine portion du radon absorbé par CS2 dans le
/’ .
400
condensateur; cette portion ne pouvant être déduite par un calcul théorique, on. l’a déter-
minée par
.expérience.
On a employé une solution étalon de radium (1) contenant , ï . t0-’ gramme de radium- élément, pour faire passer une quantité déterminée de radon dans les récipients, puis on a procédé à son absorption. Aprés avoir extrait et mesuré le radon absorbé, on a établi le
« coefficient d’efficacité » de la méthode, c’est-à-dire le nombre indiquant le rapport de la quantité du radon extrait à la quantité aspirée. ;Le résultat des six expériences est contenu dans le tableau ci-dessous : 1
Ce coefficient d’efficacité, déterminé avec une précision d’au moins -~- ~ p. 100, signifie
que le radon extrait est équivalent au radon contenu dans 132 X 0,86 t ~ 130, 9 litres d’air.
Les mesures ont été faites à l’aide de l’électromètre bifilaire étalonné par la même solution. Avant chaque expérience, on mesurait à plusieurs reprises l’ionisation spon- tanée pour le condensateur rempli d’air sec. La moyenne des valeurs trouvées correspondait
d’habitude à une valeur voisine de ~,~ .10-i1 Curie, ce courant oscillant autour de sa
valeur moyenne dans les limites de ± 2,5 p. 100. Il est donc possible de déterminer la même quantité de radon, c’est-à-dire ~,5.10"~ Curie avec la précision de ~ 2,5 p. ,100 et
une quantité dix fois plus petite encore avec une précision de ± ~ ~ p. 100.
3. Avantages de la nouvelle méthode. - La méthode nécessite seulement l’emploi
d’acide carbonique qui est facile à transporter ; elle opère avec une quantité bien déterminée
d’air, dont la prise s’effectue en tO minutes,.temps relativement court par comparaison avec
les autres méthodes, ce qui permet de suivre les variations temporaires de concentration du radon dans l’atmosphère. Elle permet d’effectuer au laboratoire l’analyse de n’importe
’quel échantillon d’air et ainsi on pourrait facilement, et avec beaucoup plus de précision que dans le procédé de Wigand (’), suivre la répartition verticale du radon dans l’atmosphère
en construisant des petits récipients transportables dans lesquels on pourrait, par un dis.po-
sitif approprié, comprimer l’air à analyser. Les résultats de Bongards (1), clui a trouvé les
atomes du dépôt actif du radium aux altitudes où Wigand n’a trouvé nulle trace de radon, sont de nature à mettre en doute la précision de la méthode de Wigand.
Les expériences ont montré que la méthode est capable de donner des résultats avec une précision d’au moins Enfin. la consomnation de CS2 est minime, son évapo-
ration étant très petite à
--80’ C et l’extraction ne clemandant pas plus de 8 minutes; il en
est de même pour la neige carbonique, celle-ci n’ayant pas besoin d’être renouvelée
pendant tout le temps de la durée de circulation. Enfin, le dispositif fonctionne alitoillati-
queUtent et n’a pas besoin d’ètre surveillé.
(l) Je tiens à remercier Mme Curie d’avoir bien voulu mettre à ma disposition un sel étalon de radium préparé dans son Laboratoire pour vérifier la constance des solutions étalons de l’Institut du Radium de
Prague. J’ai trouvé pour celles-ci les’ mêmes valeurs qu’il y a deux,ans, dans les limites de:::t= 1,5 p. fOO.
(2) Loc. Cil.
e) Physik. Zts., (t924), p. 6i9..
’
