Précis de radiochimie et analyse de radionucléides , livre ebook

EDP Sciences - Dodi Alain , Méryl Brothier

Découvre YouScribe en t'inscrivant gratuitement

Je m'inscris

Obtenez un accès à la bibliothèque pour le consulter en ligne
En savoir plus

205 pages

Français

Obtenez un accès à la bibliothèque pour le consulter en ligne
En savoir plus

A propos
Informations
Extrait

Description

Ce livre, rédigé dans un esprit pédagogique, offre un panorama des principales techniques d’analyses des radionucléides et des bonnes pratiques du radiochimiste. Il détaille pragmatiquement les éléments théoriques de bases de ce domaine relativement large et les illustre par des exemples, des protocoles/outils expérimentaux, des applications numériques et des exercices corrigés.

Cet ouvrage s’adresse aux étudiants des premiers cycles universitaires scientifiques voire au-delà ainsi qu’aux techniciens, ingénieurs et personnels de laboratoires confrontés à des problématiques d’analyses radiochimiques.

Les auteurs sont tous deux ingénieurs-chercheurs au CEA. Ils sont également Habilités à Diriger des Recherches et enseignent à l’Université d’Aix-Marseille.

Sujets

Techniques

Energie et Environnement

Energie & environnement

Sciences et techniques

Radiation

Radioprotection

Nucléaire

Science

Informations

Publié par	EDP Sciences
Date de parution	27 février 2020
Nombre de lectures	0
EAN13	9782759824083
Langue	Français
Poids de l'ouvrage	3 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,3550€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait

PROfl - Méryl Brothier et Alain Dodi
Précis de radiochimie et analyse de radionucléides
PROfl
Précis de radiochimie
et analyse de radionucléides
Manuel pratique et exercices résolus
Méryl Brothier et Alain Dodi PROfl
C e livre, rédigé dans un esprit pédagogique, offre un panorama des principales techniques
d’analyses des radionucléides et des bonnes pratiques du radiochimiste. Il détaille pragmatiquement
les éléments théoriques de bases de ce domaine relativement large et les illustre par des exemples,
des protocoles/outils expérimentaux, des applications numériques et des exercices corrigés.
Cet ouvrage s’adresse aux étudiants des premiers cycles universitaires scientifques voire au-delà
ainsi qu’aux techniciens, ingénieurs et personnels de laboratoires confrontés à des problématiques Précis de radiochimie
d’analyses radiochimiques.
et analyse
Les auteurs sont tous deux ingénieurs-chercheurs au CEA. Ils sont également Habilités à Diriger des
Recherches et enseignent à l’Université d’Aix-Marseille.
de radionucléides
Manuel pratique et exercices résolus
Méryl Brothier et Alain Dodi
Les ouvrages de la collection PROfl ont 978-2-7598-2407-6
pour vocation la transmission des savoirs
professionnels dans différentes disciplines.
Ils sont rédigés par des experts reconnus
dans leurs domaines et contribuent à la 29 €9782759 824076 www.edpsciences.org formation et l’information des professionnels.
9782759824076-COUV_EP2.indd 1 28/01/2020 09:37Précis de radiochimie
et analyse
de radionucléides
Manuel pratique
et exercices résolusPrécis de radiochimie
et analyse
de radionucléides
Manuel pratique
et exercices résolus
Méryl Brothier et Alain DodiIllustration de couverture : carte des nucléides, schéma de la désintégration de l’or et
ampoules d’irradiation de polymères, © P. Stroppa/CEA.
Imprimé en France
ISBN (papier) : 978-2-7598-2407-6 – ISBN (ebook) : 978-2-7598-2408-3
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous
pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part,
que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées
à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but
d’exemple et d’illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le
consenteerment de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40).
Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une
contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.
© EDP Sciences, 2020Table des matières
Avant-propos 11Chapitre1• Notions générales de radiochimie 13
1.1Structure atomique13
1.2 Les désintégrations radioactives 16
1.3 Correspondance masse-activité19
1.4 Les désexcitations atomiques21
1.4.1 Les désexcitations du noyau22
1.4.2 22
1.5 Les filiations radioactives23
1.6 Équivalence masse-énergie24
Exercices du chapitre 1 26
Chapitre2• Les détecteurs29
2.1 Les rayonnements électromagnétiques30
2.1.1Effet photo électrique30
2.1.2Effet Compton30
2.1.3Création de paires électron–positon 31
2.2 Compteurs à gaz32
2.3 Détecteurs à scintillation 37
2.3.1Principe du phénomène de scintillation37
5Précis de radiochimie et analyse de radionucléides
2.3.2 Appareillage 39
2.3.3Principaux types de scintillateur41
2.4 Détecteurs à semi-conducteur45
2.5 Détecteurs neutron46
2.6 Détecteur alpha47
2.7 Comparatif des techniques de mesures alpha et bêta 48
2.8 Spectrométrie gamma48
2.8.1Principe de la spectrométrie gamma48
2.8.2 Notions importantes en spectrométrie gamma50
2.8.3 Le spectre gamma 51
2.8.4 Étalonnage53
2.8.5 Appareillage54
Exercices du chapitre255
Chapitre 3 • Prélèvement et préparation des échantillons 59
3.1 Définitions et nécessités 59
3.2 Méthodes expérimentales d’évaluation des incertitudes en lien
avec le prélèvement/échantillonnage60
3.3 Prétraitement des échantillons61
3.3.1 Échantillons liquides61
3.3.2 Échantillons solides62
3.3.3 Échantillons gazeux63
3.4 Préparation des échantillons64
3.4.1 Solubilisation/dissolution 64
3.4.2 Calcination67
3.4.3 Séparation/concentration67
3.5 Rendements spécifiques et rendement global72
Exercices du chapitre 374
Chapitre 4 • Séparation pré-analytique 77
4.1 Intérêt de la séparation77
4.2 Techniques chromatographiques77
4.3 Description générale de la chromatographie en phase liquide 78
4.4 Chromatographie ionique79
4.4.1 Échange d’ions 79
4.4.2Chromatographie par recul d’ionisation 80
4.4.3Chromatographie d’exclusion ionique80
4.4.4Chromatographie par appariement d’ions80
4.4.5 Exclusion stérique encore appelée GPC (gelpermeation
chromatography) 80
6Table des matières
4.4.6 Échange de ligand 81
4.4.7 Échange sur résine imprégnée par solvant (RIS) 81
4.5 Grandeurs chromatographiques81
4.5.1 Rétention81
4.5.2 Sélectivité82
4.5.3 Nombre de plateaux théoriques (efficacité séparative) 82
4.6 Support solide d’extraction84
4.7 Exemples de protocoles87
4.7.1 Phase de séparation 87
4.7.2 Les phases de désextractions89
Exercices du chapitre490
Chapitre 5 • Analyse par activation93
5.1 Définitions et principes de base93
5.2 Avantages et inconvénients 93
5.3 Représentation phénoménologique et modèle associé 94
5.4 Sources d’irradiation pour activation des échantillons97
5.4.1 Activation neutronique97
5.4.2 Activation photonique97
5.5 Discussions méthodologiques et applications 98
5.6 Interférences et adaptation du protocole99
5.7 Méthodologie et protocoles 100
5.8 Utilisation d’étalon dans l’analyse paractivation101
5.9 Illustration de dosage et discussion du protocole102
Exercices du chapitre5104
Chapitre 6 • Analyse par méthode destraceurs 105
6.1 Les principales méthodes de marquage105
6.2 Principe général 106
6.3 Sensibilité107
6.4 Spécificité107
6.5 Choix de l’indicateur107
6.6 Dilution isotopique directe108
6.7 Dilution isotopique double110
6.8 Dilution dérivée 111
6.9 Substitution111
6.10 Échange isotopique112
6.11 Autres cas d’applications112
Exercices du chapitre 6113
7Précis de radiochimie et analyse de radionucléides
Chapitre 7 • Bonnes pratiques de laboratoire de radiochimie 115
7.1 Introduction aux bonnes pratiques 115
7.2 Traçabilité des échantillons116
7.3 Qualité des analyses116
7.4 Les méthodes d’analyse117
7.5 Étalonnage des appareils117
7.6 Évaluation des méthodes d’analyse123
7.7 Limite de détection 124
7.8 Maîtrise des risques radiochimiques126
7.8.1Particularités des échantillons radioactifs 126
7.8.2Notions de radioprotection129
7.8.3Protection des opérateurs130
7.8.4Dosimétrie132
7.9 Les déchets/effluents issus du processus d’analyse 133
7.9.1 Les effluents suspects133
7.9.2 Les effluents actifs 134
7.9.3 Les déchets solides134
Exercices du chapitre7135
Chapitre 8 • Calcul de l’incertitude associée au résultat d’analyse 139
8.1 Définitions139
8.2 Les sources des incertitudes139
8.3 Bases de métrologie 141
8.4 Méthodologie du calcul d’incertitude143
8.4.1Modélisation de la mesure144
8.4.2Détermination de l’incertitude associée à chaque grandeur 144
8.5 Application de la loi de propagation de l’incertitude 148
8.6 Application du coefficient d’élargissement150
8.7 Exemples d’application151
8.7.1 Exemple d’un dosage acido basique 151
8.7.2 Ex’un dosage chromatographique153
8.7.3 Application à la détermination de l’incertitude sur l’activité
mesurée par une méthode radiochimique159
8.8 Discussion 163
Solutions des exercices165
8Table des matières
Annexes 179
Annexe 0: Constantes physiques et facteurs de conversion 181
Annexe 1: Illustrations des orbitales électroniques d183
Annexe 2: Principaux modèles d’évaluation des incertitudes
Démonstration des formules données dans le tableau 8-3 185
Annexe 3: Tables de Student189
Annexe 4 : Hyperboles d’incertitude 191
Annexe 5 : Données radiochimiques dequelques radio-isotopes 193
Bibliographie 195
Index199
9Avant-propos
La radiochimie est une discipline faisant appel à un nombre important de
techniques et de protocoles analytiques, ce qui peut constituer un frein à son
enseignement voire à son utilisation même, alors qu’elle représente un vivier pertinent de
solutions pour bon nombre de problématiques. En effet, la radiochimie permet de
réaliser des analyses extrêmement fines (et dans certains cas difficilement égalables)
et sélectives dans des cas d’usage très variés comme l’analyse environnementale,
médicale, minière/géologique ou même criminologique.
Cet ouvrage se veut donc avant tout un outil permettant aux non-spécialistes
d’offrir dans un même recueil les clés d’accès à une discipline aussi vaste qu’efficace mais
qui nécessite des éléments de décryptage pour être exploitée et maîtrisée au mieux.
Il ne se veut pas nécessairement exhaustif mais plutôt illustratif de l’étendue de la
discipline et des capacités de cette dernière. En ce sens, il a été rédigé dans un esprit
pédagogique, notamment à l’attention des élèves de l’enseignement supérieur
souhaitant approfondir leurs connaissances dans le domaine.
Sont notamment abordés dans ce manuel les phénomènes de bases à maîtriser
(désintégrations nucléaires, désexcitations nucléaires et atomiques, filiations
radioactives, activation…) et les principales techniques de caractérisation radiochimique et
de détection associées au travers de rappels théoriques simplifiés mais également
d’applications concrètes au travers d’exercices résolus pour illustrer et approfondir
certaines notions de bases.
Au-delà des notions et techniques de bases précitées, il est abordé dans cet ouvrage
deux autres domaines que tout bon radiochimiste doit maîtriser. Dans un premier
temps, il est ainsi rappelé les bonnes pratiques de laboratoire en partie spécifiques à
la radiochimie et nécessaires (tant du point de vue de la sécurité des travailleurs que
11Précis de radiochimie et analyse de radionucléides
de la méthodologie analytique) à l’obtention d’un résultat fia