La transformation radioactive
Les rayonnements radioactifs (radioactivité naturelle) sont de trois (03) types : les rayonnements alpha, bêta et gamma.
Ce sont des rayonnements qui sont constitués de particules électriquement chargées (négaton, protons,…) ou de rayonnement électromagnétique d’énergie suffisante pour produire des ions par interaction avec la matière.
Radioactivité de l’environnement
La radioactivité actuelle de l’environnement résulte de radionucléides naturels, présents sur la Terre depuis son origine, et de radionucléides artificiels introduits par l’homme à partir du milieu du XXe siècle.
Les éléments radioactifs
Les noyaux radioactifs sont généralement classés en deux (02) groupes :
– radionucléides naturels : Les noyaux radioactifs qui se trouvent dans l’atmosphère et dans l’écorce terrestre.
– radionucléides artificiels : Les noyaux radioactifs produits aux laboratoires, ou dans des centrales électronucléaires par des réacteurs nucléaires, ou par des techniques nucléaires.
Radionucléides naturels
L’uranium-235, l’uranium-238, le thorium-232, le radium-226 et les isotopes carbones14, le radon-222 et le potassium-40 sont des radioéléments naturels présents dans les minerais du sol, dans l’eau de sources thermales ou dans l’air. Le potassium-40, très répandu dans la nature et présent dans tout organisme vivant, est constitué d’un mélange de 99,998 % de potassium stable non radioactif et de 0,012 % de potassium radioactif. L’uranium naturel que l’on extrait dans certains gisements miniers et qui se trouve à l’état de trace dans presque tous les sols, est constitué d’un mélange de 99,929 % d’uranium238 et 0,071 % d’uranium-235, tous deux éléments radioactifs.
Classification des radionucléides
Les radionucléides naturels sont répartis en trois (03) groupes :
❖ Les radionucléides de très longue période radioactive, de l’ordre de l’âge de la terre (4,5 milliards d’années). Jusqu’à nos jours, ces noyaux n’ont pas encore eu le temps de se désintégrer en totalité. Leur désintégration donne des noyaux progénitures qui sont eux-mêmes radioactifs et qui se désintègrent en cascade pour aboutir à un nucléide stable.
❖ Les radionucléides de courte période radioactive, qui sont des noyaux fils des nucléides précédents.
❖ Les radionucléides formés par impact : leur formation est due par l’impact, sur un noyau stable, des particules cosmiques ou des particules issues de la désintégration de l’un des nucléides précédents.
Loi de la décroissance radioactive
Suivant la loi de désintégration, les radionucléides instables se transforment dans le temps en d’autres noyaux stables ou instables. Plus le noyau est instable, plus sa probabilité de se désintégrer à un instant donné est grande. Cette probabilité est mesurée par la constante radioactive λ qui dépend du noyau et de son niveau d’énergie On a :
dN= – λdNt (1.5)
En intégrant membre à membre cette équation différentielle, on obtient
N(t)=???−?? (1.6)
C’est la transformation radioactive suivant la loi exponentielle
Avec :
N : nombres d’atome à l’instant t
?0 : nombres d’atome à l’instant initial
λ : constante radioactive
Filiation radioactive
Par définition, une filiation radioactive (dite aussi « série de décroissances radioactives » ou encore « décroissance multiple ») est la stabilisation d’un noyau appelé « noyau père » en une succession de désintégrations. Chaque étape est caractérisée par un état intermédiaire correspondant à un radionucléide appelé « nucléide fils » de l’élément mère. Dans une filiation, un radionucléide ?1 se transforme en radionucléide?2, ?2 en ?3 et ainsi de suite jusqu’à un élément stable??.
?? →?? →?? → ………. → ??
Et les constantes radioactives sont : ?? , ?? , ?? , . ………, ??
Famille de l’Uranium-235
Il est caractérisée par le nombre de masses A= 4n + 3, le père de cette famille est l’uranium-235 qui a une période radioactive 7,04.108 ans. Leur abondance est très faible car elle constitue de 0,72% de l’uranium naturel. Dans cette chaîne, il y a des désintégrations alpha et bêta accompagnées par l’émission gamma. Cette chaîne est terminée par un isotope stable, plomb-207.
Famille de l’Uranium-238
Il est caractérisée par le nombre de masses A= 4n + 2, le père de cette famille est l’uranium-238 qui a une période radioactive environ 4,5.10⁹ ans. C’est un constituant de l’uranium naturel, avec une abondance de 99,27%. Dans cette chaine, il y a des désintégrations alpha et béta accompagnées par l’émission gamma. Cette chaine est terminée par un isotope stable qui est le plomb-206.
Le Potassium-40
Le potassium-40 est un isotope de potassium dont le nombre de masse égale à 40 : son noyau atomique compte 19 protons et 21 neutrons. C’est un radioisotope du milieu naturel. Sa période radioactive est de 1,248 10⁹ ans, durant laquelle, on observe :
➤ Une désintégration bêta moins dans 88,8% de cas pour donner du calcium-40.
➤ Une capture électronique dans 11,2% de cas pour donner de l’argon métastable, et suivie de l’émission de rayonnement gamma pour aller à l’état stable.
➤ Une désintégration bêta plus, en proportion négligeable par rapport aux deux autres réactions précédentes (de ordre de 0,001%), et pour donner de l’argon stable.
DETECTION DE RAYONNEMENTS IONISANTS
Les détecteurs mettent en évidence ou mesurent le dépôt d’énergie des rayonnements ionisants dans la matière. Ce dépôt génère un signal qui peut être amplifié pour devenir interprétable. Les modalités de dépôt d’énergie dépendent du type du rayonnement. Il est donc nécessaire d’adapter le détecteur au rayonnement que l’on veut mesurer. La détection des rayonnements ionisants permet de répondre à trois impératifs : affirmer le danger, évaluer le niveau de risque, caractériser l’origine et la nature du danger.
Types de mesure
● Le dosimètre actif ou « dosimètre » est un détecteur pour des mesures immédiates de dose, débit de dose (ex: chambre d’ionisation)
● Le dosimètre passif ou « dosimètre intégrateur » est un détecteur pour des mesures de dose intégrées sur une période (ex: films, thermoluminescents,…)
● Le spectromètre est un détecteur pour l’identification des radionucléides à travers une analyse spectrale.
Les principes de détection
– Recueillir toute ou une partie de l’énergie cédée par un rayonnement incident au milieu détecteur qu’il traverse ;
– Transformer les phénomènes d’interactions en signal électrique ou lumineux.
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre 1 : LA RADIOACTIVITE
1.1-Généralité
1.2-Définition
1.3-La transformation radioactive
1.3.1-Les rayonnements alpha (α)
1.3.2-Les rayonnements bêta (β)
1.3.3-Les Rayonnements gamma (γ)
1.4-Radioactivité de l’environnement
1.4.1-Les éléments radioactifs
1.4.1.1-Radionucléides naturels
1.4.1.2-Classification des radionucléides
1.5-Loi de la décroissance radioactive
1.6-Période radioactive
1.7-Activité radioactive
1.8-Filiation radioactive
1.9-Les familles radioactives
1.9.1-Famille de l’Uranium-235
1.9.2-Famille de l’Uranium-238
1.9.3-Famille de Thorium-232
1.9.4-Le Potassium-40
Chapitre 2 : DETECTION DE RAYONNEMENTS IONISANTS
2.1-Types de mesure
2.2-Les principes de détection
2.3-Méthodes de détection
2.3.1-Détecteurs à semi-conducteurs
2.3.2-Détecteurs à scintillation
2.3.3-Détecteurs à ionisation
2.3.3.1-Fonctionnement du tube Geiger-Muller
2.4-Détecteurs de rayonnements gamma
2.4.1-Moyens de pénétration des photons gamma dans le détecteur
Chapitre 3 : LA RADIOPROTECTION
3.1-Définition
3.2-Principes généraux
3.2.1-Justification de la pratique
3.2.2-Optimisation de la protection et de la sûreté
3.2.3-Limitation de dose
3.3-Moyens de protection contre les rayonnements ionisants
3.3.1-La réduction avec la distance
3.3.2-Temps d’exposition
3.3.3-Écran de protection
3.4-Les grandeurs et unités utilisées en radioprotection
3.4.1-Grandeurs dosimétriques
3.4.1.1-Dose absorbée (D)
3.4.1.2-Débit de dose absorbée
3.4.1.3-LE KERMA (Kinetic Energy Released in Material)
3.4.2-Grandeurs de protection
3.4.2.1-Dose équivalente
3.4.2.2-Débit de dose équivalente
3.4.2.3-Dose efficace
3.4.3-Grandeurs opérationnelles
3.4.3.1-Surveillance de l’environnement
3.4.3.1.1-Dose équivalente ambiante H*(d)
3.4.3.1.2-Dose équivalente directionnelle H’(d)
3.5-Réglementation en radioprotection à Madagascar
3.6-La radioprotection dans l’extraction et le traitement des minerais radioactifs
3.7-Identification des risques radiologiques
3.7.1-Types d’expositions
3.7.1.1-Exposition externe
3.7.1.2-Exposition interne
3.8-La prévention des risques radiologiques
3.9-Les objectifs de la surveillance radiologique de l’environnement
3.9.1-La protection sanitaire des populations et de l’environnement vis à vis des expositions radiologiques
3.9.2-La connaissance de l’état radiologique de l’environnement
3.9.3-L’information du publique
Chapitre 4 : LE PROJET DE LA SOCIETE D’EXPLOITATION MINIERE
4.1-Historique du projet
4.1.1-Description de la Société
4.1.2-Localisation administrative du site
4.1.3-Localisation géographique
4.1.4-Les phases opérationnelles du projet
4.2-Aspects techniques
4.2.1-Estimation de minerais
4.2.2-Méthode d’exploitation
4.2.2.1-Description de la méthode
4.2.2.1.1-Raclage des terres végétales
4.2.2.1.2-Décapage
4.2.2.1.3-Extraction de la couche minéralisée
4.2.2.1.4-Mode de transport
4.2.2.1.5-Traitement
4.2.2.1.6-Transport et stockage
4.2.3-Ressources en eau de l’exploitation
4.3-Activités de la société
4.3.1-La base vie
4.3.2-Transport des produits et exportation
4.3.3-Prévision pour la phase de fermeture
4.3.3.1-Remblayage
4.3.3.2-Reprofilage
4.3.3.3-Revégétalisation
4.3.4-Fermeture d’exploitation
CONCLUSION
