SPECTROMETRIE GAMMA ET CALCUL

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Radioactivité naturelle

Il y a deux groupes de radionucléides naturels. Ce sont les radionucléides cosmogoniques et telluriques [8].

Radionucléides cosmogoniques

Il s’agit d’éléments continuellement générés en haute atmosphère par interaction avec les rayons cosmiques. Ces derniers sont classés en deux catégories. La première correspond aux rayonnements d’origine galactique. Il s’agit de protons, de particules alpha, d’électrons, de positrons, de noyaux d’éléments lourds comme le fer, le nickel. La deuxième correspond aux rayonnements d’origine solaire. Leur énergie dépasse rarement 100 MeV. Les rayonnements cosmiques interagissent avec les noyaux présents dans l’atmosphère, donnant des particules élémentaires variées et de radionucléides tels que le tritium 3H, le 14C, ou le 22Na.

Radionucléides d’origine tellurique

Les rayonnements d’origine tellurique sont émis par des radionucléides primaires, présents dans la croûte terrestre lors de la formation de la terre. Leurs périodes sont de même ordre de grandeur que l’âge de la terre, estimée entre 3 et 3,5 milliards d’années [9], [10]. Ce sont principalement :
· l’uranium-238 de période 4,46. 109 ans et ses 13 descendants radioactifs,
· l’uranium-235 de période 7,04. 109 ans et ses 10 descendants radioactifs,
· le thorium-232 de période 1,4. 1010 ans et ses 10 descendants radioactifs,
· le potassium-40 de période 1,277. 109 ans.
Le potassium-40 et le rubidium-87 se transforment par désintégration β en éléments stables.
Le thorium-232, l’uranium-238 et l’uranium-235 sont des émetteurs α. Ils donnent chacun, par filiation, une famille de descendants radioactifs. Les filiations radioactives aboutissent au plomb stable.

Radioactivité artificielle

Les radioactivités artificielles proviennent de diverses sources. Elles sont dues à l’activité humaine. On peut citer les essais nucléaires aériens et terrestres réalisés dans l’atmosphère entre 1945 et 1960. Il y a aussi les accidents du nucléaire civil. Parmi ces derniers, l’accident de Tchernobyl en 1986 est considéré comme le plus sérieux, tant sur ses impacts humains qu’environnementaux.

Filiation radioactive

L’activité A d’une quantité N de noyaux radioactifs correspond au nombre de noyaux qui se désintègrent par unité de temps. A N (1.7)
Avec A : activité exprimée en Bq,
: constante radioactive exprimée en s-1,
N : nombre de noyaux.
Soient N1et N2, les nombres de noyaux pères et de noyaux fils respectivement. La variation par unité de temps de N2 est égale au nombre de noyaux qui se forment, venant de N1, diminué du nombre de noyaux qui disparaissent dus à sa décroissance propre.

Les quatre familles radioactives naturelles

Trois radionucléides parents de longues périodes se trouvent dans la nature. Ce sont le thorium-232, l’uranium-235 et l’uranium-238 [9]. Les chaînes de filiation de ces radionucléides sont représentées par la figure 1.2., la figure 1.3. et la figure 1.4.

Type du sol

On distingue cinq grands types de sol [11]. Il y a
– les sols organiques comme la tourbe,
– les sols graveleux qui sont dominés par des graviers et des cailloux,
– les sols sableux où les sables dominent,
– les sols siliceux où les limons dominent. Ces sols sont des terres fines peu cohésives et ayant un aspect soyeux,
– les sols argileux où les argiles dominent.
Il existe aussi des sols dont les dénominations sont spécifiques à chaque discipline tels que l’agriculture ou la pédologie. Citons en particulier les sols latérites caractérisés par la désagrégation des roches primaires et par l’existence des hydroxydes métalliques. Les sols noirs tropicaux qui ne se trouvent que dans les régions noires tropicales.

Texture du sol

La texture du sol est révélée par son analyse granulométrique qui consiste à classer les particules minérales selon leurs diamètres. Ce dernier conditionnent leurs porosités et l’assemblage de phase minérale appelée agrégat. Une fraction de sol comprend des argiles de diamètre inférieur à 2µm, des limons de diamètre compris entre 2 et 5µm, des sables de 5µm à 2mm, des graviers de 2 à 20mm et des cailloux de tailles supérieures à 20mm [11].

Erosion

On peut définir l’érosion comme l’ensemble des phénomènes qui façonnent les formes du relief terrestre. L’érosion du sol est un processus au cours duquel des particules de sol sont détachées et déplacées par un vecteur tel que l’eau, le vent ou le travail du sol. L’érosion dépend des interactions entre la topographie de la terre, l’atmosphère, l’hydrosphère et la biosphère. Il y a trois types d’érosion qui sont décrits ci-dessous [12].

L’érosion hydrique

Les particules de sol sont détachées sous l’impact des gouttes pendant ou immédiatement après une précipitation. Elles sont ensuite déplacées par le ruissellement de surface.

L’érosion par le travail du sol

Au cours du travail du sol sur les champs se produit d’une part un déplacement net du sol vers l’aval de la pente et, d’autre part, des nuages de poussières. Ces deux processus interviennent dans l’érosion par le travail du sol ou «érosion aratoire » [13].

L’érosion éolienne

Elle se présente principalement au cours d’un printemps sec. La part la plus importante du matériau érodé se déplace à la surface du sol.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES
CHAPITRE 1 . GENERALITES SUR LA RADIOACTIVITE
1.1. Définition
1.2. Types de rayonnements
1.3. Activité et unités
1.4. Décroissance et période radioactive
1.5. Radioactivité naturelle
1.6. Radioactivité artificielle
1.7. Filiation radioactive
1.8. Les quatre familles radioactives naturelles
CHAPITRE 2 . GENERALITES SUR LE SOL
2.1. Définition
2.2. Type du sol
2.3. Texture du sol
2.4. Erosion
DEUXIEME PARTIE: METHODOLOGIE ET MATERIELS
CHAPITRE 3 . METHODOLOGIE
3.1. Echantillonnage
3.1.1. Choix du site
3.1.2. Mode des prélèvements.
3.1.3. Mode de collection
3.1.4. Mode de stockage
3.2. Mode de préparation
3.3. Condition de mesure
3.4. Matériels utilisés
3.4.1. Matériels de terrain
3.4.2. Matériels au laboratoire
3.4.3. Matériels d’étalonnage
CHAPITRE 4 . SPECTROMETRIE GAMMA ET CALCUL
4.1. Spectrométrie gamma
4.1.1. Les éléments de la chaîne
4.1.1.1 Détecteur
4.1.1.2 Inspector
4.1.1.3 Micro-ordinateur et logiciel de Spectrométrie
4.2. Etalonnage de la chaîne de mesure
4.2.1. Mode d’étalonnage en énergie
4.2.2. Mode d’étalonnage en efficacité
4.3. Calcul de l’activité
4.3.1. Activité d’un radionucléide dans un échantillon
4.3.2. Calcul de l’inventaire
4.3.3. Incertitude de mesure
TROISIEME PARTIE : TRAVAUX EXPERIMENTAUX
CHAPITRE 5 . PRELEVEMENT ET PREPARATION
5.1. Prélèvement
5.1.1. Site 1 : rizière
5.1.2. Site 2 : champ cultivé
5.1.3. Site 3 : champ non cultivé
5.2. Préparation des échantillons
5.3. Préparation de la chaîne de mesure
5.3.1. Etalonnage en énergie.
5.3.2. Etalonnage en efficacité
5.3.3. Bibliothèque du dépouillement.
5.4. Mesure
RESULTATS ET INTERPRETATION
CHAPITRE 6 . RESULTATS
6.1. Site 1 : rizière
6.2. Site 2 : champ cultivé
6.3. Site 3 : champ non cultivé
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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