Dosage du radon dans les mines d'uranium par la méthode de prélèvement sur charbon

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Submitted on 1 Jan 1955

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Dosage du radon dans les mines d’uranium par la méthode de prélèvement sur charbon

Cadudal

To cite this version:

Cadudal. Dosage du radon dans les mines d’uranium par la méthode de prélèvement sur charbon. J.

Phys. Radium, 1955, 16 (6), pp.479-482. �10.1051/jphysrad:01955001606047901�. �jpa-00235196�

479 I)ans le cas des états 2 S, nous avons procédé ^{à une}

détermination de l’énergie ^avec des fonctions peu différentes de (D’ _Uko (,r,2), mais elles n’ont pas permis

d’améliorer les résultats déjà ^trouvés.

Quoi qu’il ^{en soit, on constate} que la méthode

exploitée ^{fournit une meilleure} détermination du niveau fondamental que ^les fonctions à un para-

mètre utilisées jusqu’ici. ^{Dans le cas des} états

excités, la situation est moins satisfaisante. La fonc- tion d’interaction introduite tient vraisemblablement

trop compte ^de l’interaction électrostatique.

Manuscrit reçu le 3

janvier 1 55.

BIBLIOGRAPHIE.

[1] PLUVINAGE P.

Ann. Physique, I950, 5, I45; ^J. Physique Rad., I95I, 12, 789.

[2] ^{BREIT G.}

Phys. Rev., I930, 35, 569.

[3] HYLLERAAS E.

Z. Physik, I928, 48, 469.

[4] ^{MOORE CH.}

^Atomic Energy ^{Levels. Nat. Bur.} of ^Stan- dards, ^{Cire. n°} 467, Washington, I952.

[5] ^{ARAKI G.}

^Proc. Phys. ^Math. Soc., Japan, I937, 19,

[6] ^{SUGIURA Y.}

^Z. Physik, I927, 44, I90.

DOSAGE DU RADON DANS LES MINES D’URANIUM PAR LA MÉTHODE DE PRÉLÈVEMENT SUR CHARBON

Par Mlle CADUDAL.

Sommaire.

On décrit

méthode de dosage ^{du radon} atmosphérique. ^Cette méthode utilise

l’adsorption ^{du radon}

le charbon actif. On compte ensuite à l’aide d’un compteur ^de Geiger ^les rayons 03B2 émis par le RaC

sein du charbon actif. Les volumes d’air prélevés varient entre

et

1.

La sensibilité limite est de I0-12 curie/1. ^La précision ^est de l’ordre de 7 pour

Cette méthode est destinée

contrôle des concentrations de radon dans l’atmosphère ^{des mines ou} des locaux contenant de l’uranium. Le prélèvement

^fait

5 mn, l’ensemble de l’appareil portatif pèse environ

kg ^et possède

autonomie d’environ I5 h.

LE JOURNAL ^DE PHYSIQUE ET LE. ^{RADIUM. TOME} 16,’ ^JUIN 1955,

Introduction.

La dose de tolérance admise est de 10-11 curie de radon par litre d’air respiré,

soit io-1 curie/m:,. Dans l’air normal la quantité ^de

radon est seulement de l’ordre de 10 -10 curie/m3 [1],

mais dans les mines d’uranium la dose de ^tolé-

rance risque ^en général ^d’être largement dépassée.

Il importe de surveiller très fréquemment ^{la radio-}

activité de l’air des galeries ^{et de la mine en} général,

pour éviter les concentrations excessives de radon.

Divers procédés ^sont employés pour doser ^le radon dans l’air. Ce sont des procédés exigeant ^{un matériel} fragile ^{et délicat; les mesures sont} difficilement faites sur les mines. Les échantillons d’air prélevés

doivent être expédiés ^au laboratoire _{pour le} dosage.

Ces procédés consistent en :

I ° Un comptage individuel des particules

^émises

par le gaz introduit ^à l’intérieur d’un compteur ^fonc-

tionnant en régime proportionnel [2] ^{ou à} l’intérieur d’une chambre d’ionisation à impulsions [3]. ^La manipulation ^{est délicate et} l’appareillage ^électro- nique nécessaire est important.

2° Une mesure du courant d’ionisation produit

par le gaz ^à étudier, ^{dans une chambre} d’ionisation.

Cette méthode est celle utilisée ^au C. E. A.. [4].

Les prélèvements d’un litre d’air sont faits dans des ampoules ^{de verre} vidées. Il faut ensuite ^au laboratoire faire passer ^cet air dans la chambre d’ionisation à travers des tubes de desséchants.

L’appareillage électronique ^{est assez délicat; la}

méthode est précise ^{et l’on} peut ^mesurer 10 12 curie /1.

Une méthode plus simple que ^nous allons détailler ci-dessous consiste à faire passer ^sur du charbon actif une quantité donnée d’air [5]. ^{Le charbon}

actif adsorbe quantitativement ^{le radon} [6]. ^Dans

le dispositif que ^nous proposons, ^le charbon pollué

par le radon ^est disposé ^{autour de} compteurs ^à rayons g ^{et l’on} compte ^les rayons émis par le RaC,

un des produits ^de désintégration du radon. Cette méthode nécessite encore, cependant, une mesure

de laboratoire; ^{mais la mesure est} simple ^{et se fait}

avec des appareils ^très répandus- ^{dans les labora-}

toires des mines d’uranium.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01955001606047901

Dosage par adsorption ^{sur le charbon actif.}

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PRINCIPE DE LA MÉTHODE. - Lorsque ^{l’on fait}

passer ^un mélange ^{d’air et de radon à teneur cons-}

tante à travers une colonne de charbon actif avec un débits constant, la quantité ^{de radon adsorbée}

par unité de longueur ^de la colonne décroît suivant

une loi exponentielle ^le long de la colonne de charbon.

La quantité ^{de radon adsorbée en un seul} passage pour ^une vitesse donnée de l’air est donc fonction de la longueur de la colonne adsorbante. Par exemple,

dans les cartouches de charbon, ^utilisées (200 ^cm:3, 8,5 ^{cm de} long), ^{on adsorbe sur les} 3,5 premiers

centimètres de charbon la moitié du radon adsorbé dans tout le charbon, lorsque la vitesse de passage de l’air est de 14 cm /s.

Pour des dosages ^très précis, ^{on établit un circuit}

continu et l’air passe ^sur le charbon autant de fois

qu’il ^est nécessaire _{pour que} tout le radon soit adsorbé [6]. Cette méthode de passages ^successifs n’est pas utilisable dans les mines.

L’adsorption ^{du radon est} fonction de la durée de contact entre gaz ^et adsorbant. Par exemple,

pour ^une même colonne de 8,5 ^{cm de} long, ^conte-

nant 5o cm:: de charbon actif, l’adsorption qui ^était pratiquement ^{de oo} pour ^10o pour ^un débit de o,I 1 /min (soit ^une vitesse moyenne ^{à travers} la cartouche de 16 cm /mn) ^n’est plus que de ⁵⁶ pour ^o0 pour ^un débit de 10 1/mn.

Fig.

Adsorption ^{du radon}

fonction du débit d’air.

Pour les cartouches de 200 cme, (1) utilisées dans les mines, ^{on a} déterminé le pourcentage d’adsorption

en fonction du débit (fig. i).

On remarque que la fraction adsorbée devient

pratiquement ^constante lorsque le débit devient

supérieur ^à 51/mn. ^{Il y a donc intérêt,} lorsque ^l’on

veut augmenter ^la sensibilité de la ^{mesure sans}

accroître la durée du prélèvement, ^{à avoir un débit}

aussi grand que possible.

La courbe de la figure

^{n’est valable} que ^tant que la pression partielle de radon dans l’air reste

inférieure à ^une certaine valeur. Au-delà de cette (1) ^Les cartouches utilisées sont des cylindres ^de 8,5

de long et 23 cm2 de section. Elles sont remplies ^{de charbon} actif Prolabo (voir fig. 4).

valeur il y ^a saturation et les fractions retenues sont

plus ^{faibles. Pour le} charbon utilisé et pour les

prélèvements ^{de 100 1} effectués, la saturation _par le radon ne commence à devenir sensible _que pour ^des

pressions partielles supérieures ^{à 10-14} atm, ^corres- pondant ^{à des} concentrations de 10-8 curie/1,

soit 1000 fois la dose de tolérance.

MESURES. - Le radon adsorbé ^sur le charbon forme dans celui-ci son dépôt actif. Sur la figure ²

est indiquée l’allure de la variation du rayon-

nement g ^dur émis par ^ce dernier, après ^un prélè-

vement de courte durée. Le radon est en équilibre

à i pour 100 près ^{avec son} dépôt actif à vie courte

au bout de 3 h (ensuite l’activité décroît exponen- tiellement d’environ I,5 pour ^10o par ² h).

Passé ce temps, ^on dispose ^{le charbon autour d’un}

ou plusieurs compteurs suivant le volume de l’adsor- bant. Ces compteurs cylindriques ^à paroi ^d’alu-

minium de 27,5 mg /cm2 fonctionnent en régime Geiger ^{et les} impulsions ^sont transmises à travers

un préamplificateur standard à ^un intégrateur

échelle. On compte par ^ce moyen ^les rayons p

de 3,15 MeV ^{du RaC. Le} rendement de comptage, qui ^{est le} rapport ^{entre le nombre} d’impulsions comptées par les compteurs ^{et le nombre de} rayons p

du RaC émis par ^le charbon, dépend ^{de la} géométrie

du système.

Dans le dispositif indiqué ^{sur la} figure ^{3 et} qui comporte ^trois compteurs, le rendement est de ¹⁰ pour ^{i oo} environ. Il en résulte _{que, pour} un

débit supérieur ^à 51/mn, ^{le taux de} comptage ^est

de 1,1

par ^{minute et} par litre d’air passé ^{à travers}

le volume de la cartouche de charbon, lorsque ^cet

air contient I0-11 curie /1 (soit ^{une dose de tolé-} rance). ^En l’absence de charbon, le mouvement propre du dispositif protégé par ^une épaisseur

de 5 cm de plomb ^{est de go} impulsions/mn ^environ.

SENSIBILITÉ ^ET PRÉCISION.

Théoriquement

pour augmenter ^la sensibilité il suffit de prélever

des quantités ^d’air plus importantes. Pratiquement,

pour des prélèvements ^de oo l, ^on peut ^estimer

le dixième de la dose de tolérance, c’est-à-dire

10-12 curie /1. ^{Pour un} comptage ^{de 5 mn, on obtient} alors, ^en effet, ^un total de 5oo impulsions environ, dont 45o ^{sont dues au} bruit de fond et 5o au radon.

En dehors de l’erreur due au comptage, ^d’autres

erreurs proviennent ^{du fait} que dans la pratique

le volume d’air, ^{le tassement de} la colonne de

charbon, ^{etc. ne sont} _pas rigoureusement ^définis.

Fig. ^3.

Disposition ^des compteurs.

L’ensemble de toutes ces erreurs ne produit pas

cependant ^une dispersion importante : sur cinq

mesures faites avec une concentration de I 0-11 curie /1 (définie ^{à i} pour ¹⁰⁰ près environ), les valeurs trou- vées différaient au maximum de 7 pour ^{i oo en} plus

ou en moins de la valeur moyenne.

EXEMPLE DE DISPERSION DE RÉSULTATS DANS LES MINES.

Des mesures ont été faites dans les mines à la fois avec les chambres d’ionisation et les car-

touches de charbon actif. Les concentrations ont varié de 10-12 curie Il (0,1 ^{dose de} tolérance)

à 10-’ curie/1 (10000 ^{doses de} tolérance). ^{Sur un}

total de 4o ^mesures comparatives,

70 pour ¹⁰⁰ des résultats différaient de moins de ^io pour ^100;

3o pour ^oo des résultats différaient de o

à 5o pour 100

des résultats obtenus dans les mêmes conditions par la méthode de la chambre d’ionisation.

Ces divergences s’expliquent par le fait que ^les

prélèvements ^{n’ont pas tous} été faits exactement à la même hauteur au-dessus du sol pour les deux

mesures. Or dans les galeries, ^{où la} concentration était importante, ^on s’est aperçu que ^{cette concen-} tration diminuait très vite au fur et à mesure que l’on s’éloignait du sol. D’autre part, ^un prélèvement

de 100 l, qui dure environ 5 mn, intègre ^{les varia-}

tioris de concentration qui peuvent ^avoir lieu pen- dant ce temps à l’endroit du prélèvement, ^tandis

que le prélèvement ^à la chambre d’ionisation (un ^litre rempli ^en quelques secondes) ^{donne une valeur beau-}

coup plus particulière de la concentration et qui peut ^différer notablement de la valeur précédente.

Pour les concentrations importantes (10-8 curie /1 ^et au-dessus), ^{on a} intérêt à faire des prélèvements ^très

peu importants (quelques litres) pour éviter ^{la satu-}

ration du charbon.

PRÉLÈVEMENTS. - C’est, compte ^{tenu des dimen-}

sions des compteurs ^{et de la} géométrie optimum,

que les cartouches ^de charbon utilisées ont un

volume de 200 cm:,. Le débit d’air a été fixé à 20 1/mn.

Fig. 4.

Cartouche de prélèvement.

L’air à doser est aspiré ^{à travers} la cartouche à l’aide d’un aspirateur ménager (2) ^bobiné spécia-

lement pour fournir ^sa puissance ^{de 15o W} quand ^il

est alimenté ^sous 4o ^{V en courant} alternatif. Alimenté

sous 9 V ^de tension continue il débite 201 /mn, compte ^tenu de l’ensemble des pertes ^de charge.

Une batterie de six accus alcalins légers à ^l’argent- zinc (3) ^{de 5} A /h (poids ^total, 720 g; volume, ^5oo cm:,)

suffit à le faire fonctionner pendant ^{15 h. La cartouche}

est munie à l’entrée d’un filtre en feutre de coton B. M. 2130 destiné à arrêter les poussières ^radio-

actives qui troubleraient les mesures. Un filtre de laine de verre placé ^à l’autre extrémité de la car-

touche retient les poussières ^{de charbon entraînées}

par le ^courant d’air (fig. 4). ^Un chronorupteur placé

dans le circuit du moteur permet ^de prélever ^des

volumes d’air variant de 10 à i oo 1.

Annexe. - 1° ÉTALONNAGE. - ^{Dans une} enceinte étanche de ² me on envoie ^une quantité ^{de radon} préalablement mesurée à la chambre d’ionisation

(précision

pour’ 100). L’homogénéité permanente

est obtenue à l’aide d’un ventilateur et le débit d’air est mesuré à l’aide d’un compteur ^à gaz

(précision i pour 100).

2° RÉCUPÉRATION DU CHARBON ACTIF.

Le (2) ^Siemens type

Rapid

(le modèle normal consomme 1 50 W

V).

(3) ^Accus Andyar, ^Paris.

charbon actif peut ^être réutilisé. On élimine le radon et l’eau adsorbés ^en chauffant le charbon sous vide à 45oo pendant I o mn.

30 COMPARAISON DE LA MÉTHODE D’ADSORPTION

SUR CHARBON ET DE LA MÉTHODE DE LA CHAMBRE

D’IONISATION.

a. Avantages de la méthode utilisant le charbon actif :

Simplification du matériel

Méthode ancienne : Ampoules ^{de verre;} Pompe ^à vide; ^{Tubes de} desséchant; ^Chambre d’ionisation;

Azote liquide.

Nouvelle méthode : Cartouches de charbon; Aspi-

rateur et accus; Compteurs.

-

Appareils ^{de mesures moins délicats :}

Méthode ancienne : Chambre d’ionisation; ^Pré-

amplificateur ^à lampe électromètre; Amplificateur

à courant continu pour ^courants à partir ^de quelques ^{Io-16 A.}

Nouvelle méthode : Compteurs; préamplificateurs ; Intégrateur-échelle.

-

Mesure plus rapide : ^{Une mesure à la chambre}

d’ionisation pour ^une concentration de 10 12 curie /1

demande, ^en plus ^des opérations ^{de transfert et} dessiccation, ^{environ 15 mn} _pour ^une précision

de 45 pour 100 [4]. ^{Cette durée} peut être réduite à 5 mn avec un amplificateur ^à condensateur vibrant.

-

Quantité ^d’air prélevée plus importante : ^{On a}

ainsi une valeur moyenne meilleure de la concen-

tration.

- Le matériel de prélèvement ^{est moins} fragile,

et moins encombrant dès que l’on doit faire plus ^de quelques prélèvements ^{avant de rentrer au labo-}

ratoire.

b. Inconvénients.

Les prélèvements ^{sur car-} touche, lorsque les concentrations sont faibles, ^durent

de 5 à 10 mn. Avec les ampoules ^{de verre ils sont}

instantanés.

Manuscrit reçu le 5 janvier 1955.

BIBI,IOGRAPHIE.

[1] MEYER ST. et SCHWEIDLER E.

Radioactivität, Teubner, Leipzig, I927. (Revue générale des différents travaux

jusqu’à ^cette date.)

CARMICHAEL et TUNNICLIFFE (Canada).

The J. Inst.

Hyg. Toxicol., I948, 30, 4, 2II-227.

BURKE T. et NOLAN J. J. (Irlande).

Radium A content of the Atmosph. ^Proc. Roy. ^Irish Acad., I950, p. I45-I6I.

[2] ^{BROWN S. C.,} ELLIOT L. G. et EVANS R. D.

Rev. Sc.

Instr., I942, 13, I47-I5I.

[3] CURTISS L. F. et DAVIS J. F.

Bur. Stand. J. Research, I943, 31, ^{n° 1.}

[4] DELIBRIAS G.

J. Physique Rad., I954, 15, 78 ^A.

[5] ^{BUNZL L.}

^Wien. Ber., I906, p. II5- I2I, RUTHERFORD E.

Nature, I906, 74, 634.

[6] GÜBELI G. et STAMMBACH K. - Helv. Phys. Acta, I95I, 34, I257-I263.

CHOIX DE LA MÉTRIQUE ET DU CHAMP ÉLECTROMAGNÉTIQUE

EN THÉORIE UNITAIRE D’EINSTEIN.

LIEN AVEC LA THÉORIE DE BORN-INFELD Par Stamatia MAVRIDÈS,

Institut Henri Poincaré, ^Paris.

Sommaire.

Nous montrons qu’il ^est possible ^de définir,

théorie unitaire d’Einstein,

métrique

et

champ électromagnétique ^tels qu’un champ électrostatique reste fini à l’origine ^{dans le}

d’une symétrie sphérique. La densité de charge intégrée ^{dans tout} l’espace reste finie et représente ^la charge ^{de la} particule.

LE JOURNAL ^DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME 16, ^JUIN 1955,

Nous adopterons ^les équations suivantes de la théorie unitaire d’Einstein [1] (système faible) :

Rik étant le tenseur de Ricci.