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Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie * * * * * * * Université du 7 novembre à Carthage * * * * * * * Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention du Diplôme National d’Ingénieur en Sciences Appliquées et en Technologie Filière : Chimie Industrielle Sujet : Mesure de la Radioactivité dans les Produits Détergents par Spectrométrie Gamma Réalisé par : Abir KSOURI Entreprise d’accueil : Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires Soutenu le 21/01/10 Président de Jury : Mr. Faouzi BOUACHIR Examinateur : Mr. Sami ABDELMOULA Responsable INSAT : Mr. Naceur AYED Responsable entreprise : Mlle. Souad BACCOUCHE Année Universitaire : 2009/2010

Détergents Institut Tunis

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procédé de fabrication des détergents

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  • Ministre de lEnseignement Suprieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie

    Universit du 7 novembre Carthage

    Institut National des Sciences Appliques et de Technologie

    Projet de Fin dEtudes

    Pour lobtention du

    Diplme National dIngnieur en Sciences Appliques et en Technologie

    Filire : Chimie Industrielle

    Sujet :

    Mesure de la Radioactivit dans les Produits Dtergents par Spectromtrie Gamma

    Ralis par : Abir KSOURI

    Entreprise daccueil :

    Centre National des Sciences et Technologies Nuclaires

    Soutenu le 21/01/10

    Prsident de Jury : Mr. Faouzi BOUACHIR Examinateur : Mr. Sami ABDELMOULA Responsable INSAT : Mr. Naceur AYED Responsable entreprise : Mlle. Souad BACCOUCHE

    Anne Universitaire : 2009/2010

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    PFE Ingnieur / Abir KSOURI

    REMERCIEMENTSREMERCIEMENTSREMERCIEMENTSREMERCIEMENTS

    Au terme de ce travail, je tiens remercier le Directeur Gnral du

    Centre National des Sciences et Technologies Nuclaires, le le le le

    Professeur Adel TRABELSIProfesseur Adel TRABELSIProfesseur Adel TRABELSIProfesseur Adel TRABELSI, pour mavoir accueillie au sein de son

    tablissement.

    Je tiens aussi exprimer mes vifs remerciements mes encadreurs

    Mlle.Mlle.Mlle.Mlle. Souad BACCOUCHESouad BACCOUCHESouad BACCOUCHESouad BACCOUCHE, Ingnieur Gnral, sous directrice de la

    recherche sur lEnergie et la Matire et Mr. Mr. Mr. Mr. Naceur AYEDNaceur AYEDNaceur AYEDNaceur AYED,

    Professeur en Chimie Industrielle pour leurs prcieux conseils, leur

    aide continue et leur amabilit.

    Il mest galement agrable dexprimer ma gratitude Mr. Foued Mr. Foued Mr. Foued Mr. Foued

    GHARBIGHARBIGHARBIGHARBI, Matre assistant en physique nuclaire ainsi qu Mr. Mr. Mr. Mr.

    Mansour OUISLATIMansour OUISLATIMansour OUISLATIMansour OUISLATI, Ingnieur en Maintenance et Instrumentation,

    Mr. Bassem SELMIMr. Bassem SELMIMr. Bassem SELMIMr. Bassem SELMI, Ingnieur en Chimie Analytique et Mr. Mr. Mr. Mr.

    MohamMohamMohamMohamed ed ed ed SAMAALISAMAALISAMAALISAMAALI, Technicien au laboratoire de radiochimie, pour

    leur sympathie, leur aide et leur disponibilit.

    Je remercie galement les membres du jury, MMMMr. Faouzi BOUACHIR r. Faouzi BOUACHIR r. Faouzi BOUACHIR r. Faouzi BOUACHIR

    et MMMMr. Sami ABDELMOULAr. Sami ABDELMOULAr. Sami ABDELMOULAr. Sami ABDELMOULA, qui me font lhonneur dvaluer ce

    travail.

    Je ddie mon travail mes chers parents JamelJamelJamelJamel et AfifaAfifaAfifaAfifa et mes

    frres AnisAnisAnisAnis et Mohamed AliMohamed AliMohamed AliMohamed Ali.

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    SOMMAIRE

    INTRODUCTION . 1

    PRESENTATION DU CNSTN . 2

    Partie A : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ..

    3

    A-I- Produits dtergents ....

    3

    A-I-1- Dfinition . 3 A-I-2- Savons ...................................... 3 A-I-3- Eaux de Javel ... 6 A-I-4- Dtergents 7 A-I-5- Shampooings 16 A-II- Notions de la radioactivit . 19 A-II-1- Monde atomique . 19 A-II-2- Lois de la radioactivit . 20 A-II-3- Types de la radioactivit.. 22 A-II-4- Caractristiques des rayonnements radioactifs ... 24 A-II-5- Sources de la radioactivit naturelle ... 25 A-III- Technique de spectromtrie gamma 31 A-III-1- Interaction des rayons gamma avec la matire .. 31 A-III-2- Chane de spectromtrie gamma .. 33

    Partie B : ETUDE EXPERIMENTALE ...

    37

    B-I- Echantillonnage ...

    37 B-I-1- Description des chantillons .. 38 B-I-2- Prparation des chantillons . 40 B-II- Rglage et calibration de la chane danalyse . 41 B-II-1- Etalonnage en nergie . 42 B-II-2- Etalonnage en efficacit . 43 B-II-3- Acquisition du bruit de fond ... 47 B-III- Mthodes didentification et quantification des

    radionuclides ..............................................................................................

    48 B-III-1- Calcul de lactivit dun radionuclide .. 50 B-III-2- Calcul de lactivit minimale dtectable .. 50 B-III-3- Estimation des incertitudes

    51

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    B-IV- Rsultats et interprtations .. 53

    B-IV-1- Les activits des radionuclides 53 B-IV-1-1- Produits dtergents . 53 B-IV-1-2- Matires premires . 61 B-IV-1-3- Interprtations 63

    B-IV-2- Estimation de la dose . 65 B-IV-2-1- Activit de lquivalent radium .. 65 B-IV-2-2- Indice gamma . 66 B-IV-2-3- Dose efficace annuelle 67

    CONCLUSION & PERSPECTIVES......

    70

    REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES..

    71

    NETOGRAPHIE

    72

    ANNEXES.

    72

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    Liste des tableaux

    Tableau 1 : Exemples de formules de dtergent en poudre : Formule A = lavage la main Formule B = lavage en machines laver

    Tableau 2 : Formule gnrale dun shampooing liquide

    Tableau 3 : Description des produits lave vaisselles Tableau 4 : Description des produits lave linges

    Tableau 5 : Description des shampooings Tableau 6 : Description des savons Tableau 7 : Description des eaux de javel Tableau 8 : Rsultats dtalonnage en nergie Tableau 9 : Rsultats de ltalonnage en efficacit Tableau 10 : Les diffrents radionuclides dtects lors de la radioanalyse, les nergies et les

    probabilits dmission gamma.

    Tableau 11 : Rsultats relatifs aux activits des radionuclides dans les laves linges

    Tableau 12 : Rsultats relatifs aux activits des radionuclides dans les laves vaisselles

    Tableau 13 : Rsultats relatifs aux activits des radionuclides dans les savons Tableau 14 : Rsultats relatifs aux activits des radionuclides dans les eaux de Javel

    Tableau 15 : Rsultats relatifs aux activits des radionuclides dans les shampooings

    Tableau 16 : Rsultats relatifs aux activits des radionuclides dans les diffrents produits analyssTableau 17 : Les activits de lU-238 dans les chantillons des laves linges et vaisselles

    Tableau 18 : Rsultats relatifs aux activits des radionuclides dans les matires premires Tableau 19 : les activits des radionuclides dans les diffrentes matires premires Tableau 20 : Rsultats relatifs aux diffrents indices estimant la dose : Raeq (Bq.kg-1),I et HR

    (mSv.an-1) dans les produits dtergents Tableau 21 : Rsultats relatifs aux diffrents indices estimant la dose : Raeq (Bq.kg-1),I et HR

    (mSv.an-1) dans les matires premires

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    Liste des figures

    Figure 1 : Procd discontinu de fabrication industrielle du savon

    Figure 2 : Procd de fabrication industrielle de lhypochlorite de sodium

    Figure 3 : Processus typique de production des dtergents en poudre Figure 4 : Processus de fabrication des dtergents liquides

    Figure 5 : Diagramme (N, Z) reprsentant les noyaux stables et instables Figure 6 : Courbe de dcroissance radioactive Figure 7 : Famille de l238U

    Figure 8 : Famille de l235U Figure 9 : Famille du 232Th Figure 10 : Effet photolectrique Figure 11 : Effet compton

    Figure 12 : Effet de matrialisation

    Figure 13 : Schma de principe dune chane de spectromtrie gamma Figure 14 : Vue schmatique de principe de dtection de rayonnement gamma avec un

    dtecteur semi-conducteur

    Figure 15 : Les chantillons analyser dans les gomtries de type Marinelli Beaker

    Figure 16 : Schma de la chane de spectromtrie gamma utilise dans nos mesures Figure 17 : Droite dtalonnage en nergie

    Figure 18 : Courbe dtalonnage en efficacit: = f (E) Figure 19 : Courbe dtalonnage en efficacit Ln () = f Ln(E) Figure 20 : Partie linaire de la courbe dtalonnage en efficacit Ln () = f Ln(E) Figure 21 : Partie polynomiale de la courbe dtalonnage en efficacit Ln () = f Ln(E) Figure 22 : Spectre de bruit de fond

    Figure 23 : Histogramme des activits des radionuclides dans tous les chantillons de produits dtergents

    Figure 24 : Histogramme des activits moyennes des radionuclides selon le type de produits dtergents

    Figure 25 : Histogramme des activits moyennes de lU-235 dans les produits dtergents Figure 26 : Histogramme des activits moyennes de lU-238 dans les produits dtergents

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    Figure 27

    : Histogramme des activits moyennes du Ra-226 dans les produits dtergents

    Figure 28 : Histogramme des activits du Th-232 dans les produits dtergents Figure 29 : Histogramme des activits du K-40 dans les produits dtergents Figure 30 : Histogrammes des activits des radionuclides dans les matires premires Figure 31 : Les activits des radionuclides dans la matire premire et le produit

    dtergent correspondant (STPP/laves linges)

    Figure 32 : Les activits des radionuclides dans la matire premire et les produits dtergents correspondants (Soude caustique/Savons-Eaux de javel)

    Figure 33 : Les activits des radionuclides dans la matire premire et le produit dtergent correspondant (Lauryl ther sulfate/Shampooings)

    Figure 34 : Histogramme des activits de Raeq dans les produits dtergents Figure 35 : Histogramme des doses efficaces annuelles des produits dtergents Figure 36 : Histogramme des doses efficaces annuelles des matires premires Figure 37 : Histogramme des activits de Raeq dans les matires premires

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    INTRODUCTION

    La Tunisie volue comme toute nation et soriente, entre autres, vers ltablissement de bases de donnes des diffrents paramtres caractrisant divers produits nationaux dorigine agricole, industrielle, pharmaceutique, etc. Ltablissement dune base de donnes sur ltat radiologique et le niveau de radioactivit des produits constitue un axe important permettant de surveiller lvolution et de contrler toute augmentation susceptible de se produire.

    Les dtergents, comme tous produits industriels, constituent une gamme dont il est important de connatre le niveau de radioactivit. En effet, les lments radioactifs peuvent tre prsents dans les matires premires extraites de la nature et/ou issues de substances dorigine animale, vgtale, minrale, fossile ou ptrolire. Ces lments radioactifs peuvent tre transfrs dans la chane de fabrication vers le produit final. Les produits dtergents constituent une srie dont la matire premire telle que le phosphate contiennent des lments radioactifs. Il serait donc judicieux dvaluer ce taux de transfert et de dterminer leffet radiologique et sanitaire de lutilisation de ces produits sur le consommateur.

    Dans notre prsente tude, nous allons suivre une mthodologie qui dveloppe ce contexte dans le but de dterminer le niveau de la radioactivit dans les dtergents afin de vrifier leur contamination ou non radiologique. Pour cela, notre travail vise dterminer lactivit des radiolments issus des familles naturelles de l238U, de l235U, du 232Th et du 40K dans les produits dtergents du march tunisien et estimer ensuite leur impact radiologique en utilisant la technique de spectromtrie gamma qui permet de calculer lactivit massique des radiolments en question puisquils sont des metteurs de photons gamma.

    Dans la partie bibliographique, nous prsenterons en premier lieu les diffrents types de produits dtergents ainsi que leurs compositions, leurs procds de fabrication et des exemples de formulation et en second lieu les notions de la radioactivit puis nous noncerons la technique de spectromtrie gamma.

    Dans la partie exprimentale, nous prsenterons lchantillonnage des diffrents produits, le rglage et la calibration de la chane danalyse ainsi que les rsultats dtalonnage en nergie et en efficacit et lacquisition du bruit de fond. Ensuite, nous prsenterons les mthodes didentification et de calcul des activits des radionuclides prsents. La dernire partie de ce rapport consignera les rsultats, leurs interprtations et lestimation de la dose efficace et nous terminerons par une conclusion gnrale suivie de quelques perspectives.

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    PRESENTATION DU CNSTN

    Le Centre National des Sciences et Technologies Nuclaires a t cre le 22 novembre 1993. Il a pour mission de raliser les tudes et recherches nuclaires caractre pacifique dans les diffrents domaines ainsi que la matrise des technologies nuclaires, leur dveloppement et leur utilisation aux fins du dveloppement conomique et social et notamment dans les domaines de lagriculture, de lindustrie, de lnergie, de lenvironnement et de la mdecine.

    En particulier, le CNSTN doit mener les actions suivantes :

    - Recherche et Dveloppement - Collecte et diffusion de linformation - Prestation de services au profit des institutions universitaires et des entreprises publiques

    et prives - Conseil sur les questions relatives la sret nuclaire et la radioprotection.

    Il comprend 20 chercheurs et ingnieurs et 7 units rparties comme suit :

    - Unit de radiotraitement - Unit de radioanalyse (au sein de laquelle jai effectu mes analyses par spectromtrie

    gamma) - Unit de radiopharmaceutique - Unit dhydrologie et de gochimie isotopique - Unit de microbiologie - Unit de radiochimie (au sein de la quelle jai ralis la prparation des chantillons

    analyser) - Unit de maintenance des instrumentations nuclaires.

    Pour atteindre ses objectifs, le CNSTN est appel mettre en place une infrastructure nuclaire constitue dinstallations pilotes pour lapplication des techniques nuclaires des fins pacifiques. Cette infrastructure contribue au relvement du dfi auquel est confronte la Tunisie notamment dans des domaines importants comme lautosuffisance alimentaire, la protection de lenvironnement et ventuellement rpondre aux besoins nergtiques moyen terme.

    Le CNSTN contribue aussi la ralisation des projets dintrt gnral intressant les secteurs de la sant, de la sret nuclaire, de lenvironnement, de la mesure de la radioactivit, de la gestion des dchets radioactifs, du recyclage des dchets etc.

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    Partie A : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

    A-I- Produits dtergents

    Les produits dtergents jouent un rle essentiel dans notre vie quotidienne. Ils nous aident prserver notre sant, prendre soin de nos maisons et de nos biens et rendre notre environnement plus plaisant; en permettant de bien liminer, en toute scurit, les salissures, les microbes et les autres contaminants. Cependant, ces produits peuvent tre une source de contamination radioactive puisquils sont formuls partir de matires issues de substances dorigine animale, vgtale, minrale, fossile ou ptrolire qui contiennent naturellement des lments traces radioactifs pouvant avoir un effet nfaste sur notre sant.

    Afin de bien comprendre lorigine de la radioactivit dans ces produits, nous allons prsenter dans ce chapitre les diffrents types de produits dtergents ainsi que leurs compositions, leurs procds de fabrication et des exemples de formulation.

    A-I-1- Dfinition

    Les produits dtergents sont des produits de nettoyage possdant un pouvoir de dtergence. C'est le phnomne par lequel des souillures adhrentes des surfaces sont enleves et mises en suspension ou en solution pour viter leur redposition, suivant un processus impliquant une action physico-chimique autre que la simple dissolution [1@].

    Les produits dtergents se divisent en quatre grandes catgories selon le type de la surface nettoyer et la nature des salissures enlever : hygine personnelle, lessive, vaisselle et mnage et ils sont disponibles dans une grande varit de formes selon leur utilisation (poudre, liquide concentr ou dilu, tablette, pte, crme, gel, btonnet).

    A-I-2- Savons

    Les savons sont les produits de nettoyages les plus anciens; ce sont des sels de potassium ou de sodium d'acides gras hydrosolubles. Ils sont fabriqus par saponification partir de graisses et d'huiles ou de leurs acides gras, en les traitant chimiquement avec un alcali fort. Le savon est utilis comme tensioactif anionique : il possde une bonne aptitude mulsionner les graisses et les mettre en suspension dans l'eau, mais il prsente l'inconvnient de former des sels de calcium insolubles qui se dposent sur les tissus, lors des lavages dans des eaux dures. Cest pour cette raison que pour le march du lavage du linge, il est remplac par les dtergents, mais garde le march de la toilette [1].

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    A-I-2-1- Matires premires

    Les savons sont des produits rsultant de l'hydrolyse alcaline d'un triester d'acide gras (de C7 C20).

    Les esters dacides gras Dans le cas le plus gnral pour la fabrication du savon de toilette et de mnage, les ester dacides gras sont des triglycrides provenant d'huiles ou de graisses animales ou vgtales (suif, huile de palme, de coprah, de palmiste). Ils sont forms par combinaison d'un trialcool, le glycrol, et d'acides carboxyliques. a peut tre aussi des esters mthyliques que lon utilise quelques fois dans la fabrication industrielle du savon ou une cire (cest lester dacide gras et dalcool gras) [1].

    Les alcalis Dans la fabrication des savons, on utilise des bases fortes dont les plus couramment employes sont l'hydroxyde de sodium (NaOH, appele soude caustique, pour les savons durs utiliss pour la toilette et le mnage) et l'hydroxyde de potassium (KOH, appele potasse caustique utilise, seule ou avec NaOH, pour laborer des savons mous et spciaux : les savons barbe, savons noirs) [1].

    A-I-2-2- Procds de Fabrication

    Principe : Saponification selon la raction : ester d'acide gras + soude > glycrol + savon.

    La saponification consiste chauffer les graisses et les huiles et obtenir une raction avec un liquide alcalin afin d'obtenir du savon et de l'eau (savon lisse) plus de la glycrine. La fabrication industrielle des savons se ralise selon des procds discontinus ou continus.

    Procd discontinu

    Cest actuellement le procd le plus utilis appel Marseillais; il est destin la production grande chelle de savons durs de mnage et de toilette de haute qualit. Dans ce procd, la saponification se fait en plusieurs phases (Figure 1) :

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    - 1re phase, l'emptage : On introduit en mme temps les matires grasses et la soude, dans des proportions correspondantes aux quantits thoriques ncessaires, dans une cuve calorifuge ou dans un chaudron de grande contenance et on les mlange tout en les chauffant 120C en prsence deau pure. La saponification dmarre. La temprature leve sert acclrer la raction de saponification. Les graisses et la soude ne sont pas miscibles. Pour faciliter la raction, on met au fond du savon provenant d'une prcdente fabrication qui sert former une mulsion entre les phases huileuses et aqueuses.

    -2re phase, l'pinage : On soutire ensuite la glycrine obtenue qui a rejoint la phase aqueuse au fond de la cuve.

    - 3me phase, la cuisson : Le savon produit sous forme de pte est soumis lbullition en ajoutant de la soude pour avoir une raction plus complte des matires grasses; ce qui vite leur insaponification et donc garantir une bonne conservation. La pte est cuite plusieurs heures.

    - 4me phase, le relargage : La pte obtenue, plus ferme, est lave plusieurs fois pendant 3 ou 4 heures l'eau sale (solution aqueuse sature en chlorure de sodium) pour permettre la neutralisation de la soude. Alors, cette opration permet dliminer la soude en excs, les autres impurets de lhuile ainsi que la glycrine forme lors de la cuisson.

    - 5me phase, la liquidation : La pte est mise au repos. Elle durcit lgrement. Deux lavages successifs l'eau sont ncessaires pour liminer le sel en surplus et rendre le savon trs fluide. Le savon lisse obtenu contient de l'ordre de 30 % d'eau.

    Figure 1 : Procd discontinu de fabrication industrielle du Savon

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    Le savon obtenu est soit conditionn sous sa forme lisse (connu sous le nom de savon de Marseille) soit il subit dautres oprations :

    - Le coulage : La pte lisse est verse dans des malaxeurs o elle est parfume, colore et mlange tous les autres ingrdients. Ensuite, le mlange est homognis et raffin dans des boudineuses de raffinage pour parvenir un mlange complet et une texture uniforme. Puis la pte est coule dans des bacs de refroidissement dans lesquels, elle va se solidifier pour former une vritable chape de savon d'une paisseur variable selon le grammage dsir.

    - Le dcoupage : Solidifie, la chape de savon sera dcoupe en pains l'aide d'un couteau qui permet d'obtenir les cubes de savon.

    - Le schage : Les cubes de savon sont rangs sur des "claies" pour les asscher le plus possible et amliorer leur homognit.

    - Le moulage : Les cubes sont mouls en continu, ils sont marqus et estampills sous leur forme finale dans une presse savon.

    Procd continu

    Cest le Procd dit Monsavon. Il a pour base un systme de pompes doseuses qui alimentent, en continu, le racteur de saponification en matires premires (corps gras, solution alcaline, eau, etc.) Cette tape est suivie d'un lavage contre-courant et d'une sparation (par centrifugation) du savon ngre (partiellement recycl) et du savon lisse. Ce procd est le plus souvent entirement automatis et fait appel des techniques de vaporisation, d'emptage et autres, dans un racteur appropri. Ce type de procd apporte rapidit du cycle de production (quelques heures), gain de place et d'nergie, diminution des pertes et limitation des besoins en personnel qualifi [1].

    A-I-3- Eaux de Javel

    Cest une solution aqueuse dhypochlorite de sodium (NaClO : le produit actif) et de chlorure de sodium ou de potassium. Elle est souvent utilise comme dtersif, dcolorant et antiseptique [1@].

    Procds de fabrication

    L'eau de Javel est obtenue par dilution de solutions industrielles d'hypochlorite de sodium. Ces solutions sont fabriques par barbotage de chlore (gaz) dans de la soude caustique dilue. Le chlore et la soude utiliss sont obtenus par lectrolyse du sel selon la raction suivante :

    2 NaCl + 2 H2O ----> Cl2 (g) + H2(g) + 2 NaOH

    La raction chimique de labsorption de chlore (gaz = Cl2) dans la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude caustique = NaOH) est exothermique: elle gnre de la chaleur et scrit [1]:

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    Le procd industriel (Figure 2) consiste mettre en circulation de la soude caustique dans une colonne alimente par du chlore contre courant. Dans cette colonne, la soude caustique se transforme peu peu en hypochlorite de sodium. Afin dviter la dcomposition de lhypochlorite de sodium, la chaleur dgage par la raction est vacue via un changeur de chaleur. Ce procd permet d'obtenir une solution d'hypochlorite de sodium 14-15% de chlore actif [1].

    Figure 2 : Procd de fabrication industrielle de lhypochlorite de sodium [1]

    A-I-4- Dtergents (produits de lessives, vaisselles et mnage) Les dtergents sont des prparations dun ensemble dingrdients dissous dans leau dans des doses convenables et se prsentant sous plusieurs formes (poudre, liquide, pte).

    A-I-4-1- Composition

    Ces produits sont gnralement composs de :

    - Tensioactifs : matires de base responsables de laction de nettoyage. - Des adjuvants : certains destins amliorer, dmultiplier ou renforcer l'action du tensio-actif : agents anticalcaire, agents de blanchiment, enzymes, agents azurants, stabilisateurs, conservateurs, agents anticorrosion, agents antimousse. - D'autres additifs : destins rendre l'utilisation agrable ou renforcer les ventes du dtergent: charges, parfums, colorants.

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    A-I-4-1-1- Les tensioactifs

    Ce sont les composants de base dans la formulation des dtergents qui leur confrent le pouvoir nettoyant. En effet, du fait de leur structure, ils ont la proprit de sadsorber aux interfaces et donc de diminuer les tensions interfaciales et liminer les impurets.

    Cest pourquoi, le terme de dtergent est souvent employ abusivement pour dsigner les composs tensioactifs [2]. Les tensioactifs sont des molcules amphiphiles constitues de deux parties :

    Une partie apolaire, hydrophobe, lipophile, prsentant une affinit pour les huiles (soluble dans lhuile). Elle est constitue par une ou plusieurs chanes hydrocarbone(s) issues de divers produits ptrochimiques (drivs du ptrole) et/ou de produits chimiques (drivs de graisses et d'huiles). Une partie polaire, hydrophile, lipophobe, prsentant une affinit pour leau (soluble dans leau). Elle est constitue par un ou plusieurs groupements polaire(s), ionique(s) ou non ionique(s).

    On distingue gnralement quatre grandes classes de tensioactifs en fonction de la nature de la partie hydrophile puisque celle-ci gouverne leurs proprits cest dire en fonction de leurs proprits ioniques (charge lectrique) dans l'eau [3].

    Les tensioactifs anioniques comportent un groupement ionique charg ngativement en solution aqueuse. Ce sont les agents tensioactifs les plus utiliss industriellement :

    - Les carboxylates : carboxylate de sodium dacides gras (savon) - Les sulfonates : alkylbenznes sulfonates linaires (LAS), paraffines

    sulfonates (PAS), -olfines sulfonates (AOS), mthyl ester sulfonate de sodium (MES)

    - Les sulfates : alkylsulfates (SAS) ou sulfates dalcools gras (FAS) , alkylthersulfates (AES) telque laurylthersulfate (LES))

    - Les phosphates .

    Les tensioactifs cationiques comportent un groupement ionique charg positivement en solution aqueuse ; ce sont gnralement des sels damine :

    - Sel damine (actates) - Sels damines quaternaires (Alkyltrimthylammonium) - Sels d amines thoxyles.

    Les tensioactifs non ioniques, des groupements fonctionnels non chargs, non ionisables en solution aqueuse (alcool, ther, ester, amide) contenant des htroatomes tels que lazote ou loxygne. La solubilit dans leau est assure par la formation de liaisons hydrogne entre les molcules deau et certaines fonctions de la partie hydrophile : phnomne de solvatation ou dhydratation.

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    - Alcools gras polythoxyls (AGE), alkylpolyglucosides (APG), alkylglucamide

    - Copolymres blocs (Polymre base doxyde dthlne (OE) et doxyde de propylne (OP))

    - Alcool alkoxyls (alcool a base doxyde dthlne et doxyde de propylne) - Alcanolamide ( Laurylmonothanolamide, Cocodithanolamide = cocamide

    DEA, laurylisopropanolamide)

    Les amphotres : comportent deux groupements ioniques dont la charge dpend du pH. En milieu acide, ils se comportent comme des tensioactifs cationiques tandis quen milieu basique, ils sont chargs ngativement. Pour des pH intermdiaires, notamment le pH isolectrique, ils peuvent prsenter une structure bipolaire et se comporter alors comme un tensioactif non ionique. Les plus rpandus sont les btanes (Coco amido propyl btane (CAPB)).

    Pour quun tensioactif soit considr comme un bon dtergent, il doit :

    tre un bon agent mouillant, tre capable de dplacer les salissures dans le bain lessiviel, avoir une bonne solubilit, tre un bon agent solubilisant, jouer le rle dagent anti-redposition, tre peu ou pas sensible la duret de leau et avoir de bonnes proprits dispersantes

    A-I-4-1-2- Les adjuvants

    A-I-4-1-2- a- Agents anticalcaires ou builders

    Ces agents renforcent ou maintiennent l'efficacit des tensioactifs dans le nettoyage. Ils ont pour principale fonction de rduire la duret de l'eau (adoucir leau en retenant les minraux responsables de la duret). Ces agents, de fait leur structure, peuvent galement jouer dautres rles : rserve dalcalinit, agents anti-redposition, maintien des salissures en suspension, agents mulsionnant [2].

    Les complexants

    Ils sont les plus efficaces. Ces composs forment des complexes solubles avec les ions calcium et magnsium. Les principaux agents complexant sont :

    - Les phosphates : ils sont dorigine sdimentaire provenant du minerai de phosphate : roche concentre en sels de phosphate. On utilise principalement le tripolyphosphate de sodium (STPP) : Na5P3O10, qui est un excellent complexant. Le taux de tripolyphosphate dans les formules de dtergents pour lave-vaisselle peut atteindre 46 % et il est limit 20 % pour le lavage du linge usage domestique.

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    Mais, plusieurs pays ont interdit leur utilisation ou lont limit 4% car cest le principal responsable de l'eutrophisation des eaux de rivires conduisant une prolifration dalgues engendrant une diminution de la concentration en oxygne dans les eaux nfaste pour les organismes marins. La Fabrication du tripolyphosphate (Na5P3O10), 300-500C seffectue selon la raction suivante:

    2 Na2HPO4 + NaH2PO4 > Na5P3O10 + 2 H2O

    L'hydrogno et le dihydrogno phosphate de sodium sont prpars par neutralisation de solution de H3PO4 par NaOH ou Na2CO3 [2].

    - lEDTA (lthylne diamine ttra actique, acide not H4Y ((CH2-COOH)2-N-CH2-CH2-N-(CH2-COOH)2), le nitrilotriactate (NTA), le polycarboxylates et le citrate de sodium.

    Les changeurs dions

    Ils fonctionnent en changeant les ions sodium avec les ions calcium et magnsium :

    - Les zolites : se sont les alumino-silicates de sodium (Al2O3,Na2O,2SiO2,4,5H2O). Ils sont insolubles, utiliss dans les lessives, en combinaison avec les agents complexants. Ils remplacent les phosphates dans les pays qui les interdisent.

    - Les silicates lamellaires : disilicate de sodium et mtasilicate de sodium.

    Les prcipitants

    Ils liminent galement les ions responsables de la duret en formant des composs de calcium insolubles. Les plus utiliss sont le carbonate de sodium et le silicate de sodium

    A-I-4-1-2- b- Les agents de blanchissement

    Ce sont des produits capables de dcolorer une substance par lintermdiaire dune raction chimique doxydation. Alors, ils permettent denlever les taches colores ou les salissures maigres (caf, th, herbe, fruits, lgumes...) qui sont oxydes en forme incolore. Ces agents peuvent tre :

    Composs capables de librer de loxygne : Ces agents de blanchiment les plus utiliss sont des composs capables de librer in situ des formes actives de loxygne, notamment leau oxygne, H2O2 : espce reconnue comme tant loxydant efficace responsable du blanchiment : le perborate de sodium (ou peroxoborate ttrahydrat NaBO3 4 H2O), le percarbonate de sodium, 2 Na2CO3 3 H2O2, le ttraactylthylnediamine (TAED), le nonanoyloxybenzne sulfonate de sodium (SNOBS).

    Composs chlors : Ce sont des agents de blanchiment organiques librant du chlore actif : L'hypochlorite de sodium, NaClO, Le dichloroisocyanurate (NaDCC ou KDCC) [2].

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    A-I-4-1-2- c- Les stabilisateurs

    La stabilit et la viscosit des produits sont contrles grce l'introduction d'agents hydrotropes qui favorisent la solubilisation des ingrdients peu solubles : le xylne sulfonate de sodium (SXS), le tolune sulfonate de sodium (STS), le cumne sulfonate de sodium (SCS), l'ure, les alcools comme l'thanol.

    A-I-4-1-2- d- Les enzymes

    Les enzymes sont des molcules de protines complexes de nature organique dorigine animale, vgtale ou microbienne. Elles agissent comme des biocatalyseurs permettant de dcomposer de grosses molcules organiques en molcules plus petites facilement limines par le dtergent.

    les protases pour liminer les taches protiniques (lait, le sang, luf, herbe) les amylases pour les taches damidon, de chocolat, de sauce les lipases pour les taches grasses : rouge lvre, huile, sauce

    A-I-4-1-2- e- Les agents azurants

    Les agents azurants augmentent, par fluorescence, la couleur blanche et donc l'apparence de propret du linge. En effet, ils peuvent corriger la nuance jauntre dun tissu blanc charg d'impurets qui absorbent la partie bleue du spectre et refltent de la lumire jaune.

    Ces composs sont des substances fluorescentes, incolores, possdant la proprit dabsorber la lumire situe dans le proche UV et donc lmission dun rayonnement lumineux bleu. Par ce processus physique, ils remplacent donc la lumire bleue absorbe par le tissu jauntre par une fluorescence bleue prleve dans lUV, ainsi la nuance jaune disparue. Les composs les plus utiliss dans les poudres dtergentes sont des drivs de lacide

    [2].

    A-I-4-1-2- f- Les agents antiredposition

    Lanti-redposition est laction de maintenir en suspension dans le bain de lavages les salissures dtaches du tissu afin quelles ne se redposent pas. Les agents antiredepositions sont des polymres hydrophiles chargs qui sadsorbent la surface des fibres et leur confrent une charge ngative qui empche, par un phnomne de rpulsion lectrostatique, le rapprochement des salissures charges ngativement prsentes dans le bain de lavage qui sont dj limines par les tensioactifs ; ainsi ils vitent leur redposition [2]. Les plus utiliss sont : Carboxymthyl cellulose de sodium (CMC), Polyacrilates de sodium, la polyvinylpyrrolidone (PVP), les thers cellulosiques.

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    A-I-4-1-2- g- Les Agents antimousses

    La mousse est une mulsion de deux phases non miscibles, elle est forme lors daddition du dtergent leau. Elle prsente un signe defficacit pour lutilisateur. Elle est recherche pour les produits la main (linge et vaisselle) pour des sensations de douceur au toucher mais elle est indsirable dans le lavage machine car elle gne au rinage. Les antimousses utilises dans la dtergence sont les savons ou les silicones.

    A-I-4-1-2- h- Les solvants

    Dans les lessives et les nettoyants liquides, les solvants sont utiliss pour amliorer la solubilit de certains composs et de certaines salets dans leau. Les principaux solvants utiliss sont : le mthanol, lthanol, lactone, lthylne glycol, le tolune, le benzne, les solvants chlors (le trichlorthylne, le ttrachlorthylne, le ttrachlorure de carbone, le 1,1,1 trichlorthane).

    A-I-4-1-2- i- Les acides

    Les acides sont utiliss pour stabiliser le taux dacidit, pour dissoudre les dpts calcaires et, dans certains cas, pour enlever certaines taches spcifiques. Les acides utiliss dans les dtergents sont, entre autres, lacide actique, lacide citrique, lacide chlorhydrique, lacide phosphorique, lacide oxalique.

    A-I-4-1-2- j- Les alcalis

    Dans les produits dentretien, les matires alcalines stabilisent le degr dacidit des solutions de lavage ce qui permet entre autre daugmenter lefficacit de certains dtergents.

    Les matires alcalines utilises dans la fabrication des dtergents sont principalement lammoniaque, la soude caustique, le silicate de sodium et le carbonate de sodium.

    A-I-4-1-3- Les additifs complmentaires

    Dans la plupart des produits dtergents, il y a dautres ingrdients que la matire active.

    Les charges Se sont des composs de remplissage, les plus utiliss sont les Sulfate de calcium ou de sodium et les Carbonate de calcium ou de sodium.

    Les parfums Ils namnent rien au niveau performance mais ils renforcent les ventes du dtergent et rendent lutilisation agrable. Les parfums qui sont des produits volatils (Huile essentielle, extrait aromatique) ont pour rle d'apporter une odeur frache et naturelle. Ils masquent les odeurs dsagrables des salissures et de certains ingrdients du dtergent.

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    Les colorants Des colorants sont prsents dans la plupart des produits. Ils distinguent les produits entre eux et les rendent visuellement attractifs. La concentration en colorants est en gnral assez faible, de l'ordre de 0,005 0,01 %.

    Leau Cest le solvant utilis dans la formulation des dtergents, ajoute pour la dissolution des ingrdients et pour obtenir le volume dsir (qsp 100%). Dans la pluparts des formulations on utilise leau potable, mais parfois leau peut tre trait : adoucie, distille.

    A-I-4-2- Exemples de formulations

    La formulation des produits dtergents c'est--dire le pourcentage, la nature et le type de diffrents ingrdients utiliss dpend de la nature deau utilise (duret de leau), la nature des salissures enlever et le type de surface nettoyer (linge ou vaisselle ou sol), le type de lutilisation main ou machine) et la forme du produit fini (poudre ou liquide).

    Ainsi, les dtergents sont formuls avec des ingrdients choisis pour remplir une fonction de nettoyage gnrale et donner des proprits particulires ces produits, de manire tre efficaces en termes de performances et aussi tre pratiques d'utilisation [2].

    Des exemples de formules considrs dans la fabrication des dtergents en poudre pour lave linge sont prsents dans le Tableau 1.

    Tableau 1 : Exemples de formules de dtergent en poudre : Formule A = lavage la main Formule B = lavage en machines laver [2]

    Composants % (Formule A) % (Formule B) Tensioactifs anioniques 15 30 10 20

    Tensioactifs Tensioactifs non ioniques 0 3 0 5

    Agents Antimousse - 0 1,5

    STPP 3 20 15 30

    Silicate de Na 5 10 5 15 Agants anticalcaires

    Carbonate de Na 5 10 5 15

    Charges : Sulfate de Na 20 50 5 15

    Carbonate de calcium : alcalin 0 15 -

    Percarbonate de Na - 0 15 Agents de blanchissements

    TAED ou SNOBS - 0 4

    Enzymes, azurants optiques, agents antiredeposition, parfums 0 1 0 1

    Eau Qsp 100 Qsp 100

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    A-I-4-1- Procds de fabrication

    La fabrication des dtergents comprend toute une srie d'oprations de transformation et de conditionnement. La slection des matires premires est la premire tape de la fabrication. Les matires premires sont choisies en fonction de nombreux critres, y compris leur scurit pour les humains et pour l'environnement, leur cot, leur compatibilit avec d'autres ingrdients ainsi que la forme et les caractristiques de performance du produit fini. S'il arrive que les mthodes de production mmes varient d'un fabricant l'autre, certaines tapes sont communes tous les produits se prsentant sous une forme similaire (liquide, poudre) [4].

    A-I-4-1-1- Les dtergents en poudre

    Les dtergents en poudre sont produits dans les industries selon des processus typiquement continus soit par schage par atomisation, soit par agglomration.

    Le procd de schage par atomisation

    Le procd de schage par atomisation (spray drying) est le plus utilis, il permet la production dune poudre trs fine et homogne puisque chaque grain de poudre atomise contient tous les ingrdients incorpors dans la formule. La poudre produite est d'une densit faible car les grains atomiss sont creux et poreux, ce qui lui confre une grande capacit de dilution dans l'eau de lavage [5].

    Ce procd consiste pulvriser le produit scher dans un courant de gaz chaud, ainsi, le solvant svapore rapidement par contact direct de manire obtenir instantanment une poudre. Les tapes du processus de production du dtergent en poudre par le schage par atomisation sont reprsentes dans la Figure 3.

    Figure 3 : Processus typique de production des dtergents en poudre [4]

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    -Etape 1 : Les ingrdients secs et liquides issus dun dosage prcis selon une recette prdtermine sont d'abord combins dans une suspension paisse, dans une cuve appele malaxeur qui assure le mlange continu.

    -Etape 2 : Cette suspension paisse contenant 30 40% deau est filtre puis chauffe sous agitation 80C, ensuite elle est pompe jusqu'au sommet de la tour datomisation o elle est pulvrise par une turbine centrifuge afin de produire de petites gouttelettes.

    Ces gouttelettes tombent dans un courant d'air chaud envoy dans la tour 300C et forment des granules creux en schant tout au long de leur sjour dans la chambre datomisation.

    -Etape 3 : Les granules schs sont recueillis au fond de la tour de pulvrisation, o ils sont passs au crible afin d'obtenir une taille relativement uniforme.

    -Etape 4 : Aprs que les granules sont refroidis, les ingrdients thermosensibles, incompatibles avec les tempratures du schage par pulvrisation (comme les agents de blanchiment, les enzymes et les parfums) sont ajouts : les ingrdients secs sont ajouts dabord sur le convoyeur en ceinture puis les additifs liquides sont combins et entrs dans un mlangeur en continue.

    -Etape 5 : Aprs mlange, le dtergent en poudre passe par un tamisage final et il est ensuite transfr vers lopration de conditionnement et demballage.

    Le procd par agglomration

    Il permet de fabriquer des poudres de plus grande densit (qui peuvent tre conditionnes dans des emballages bien plus petits), lagglomration est l'opration consistant mlanger des matires premires sches et des ingrdients liquides. Grce un liant liquide, au laminage ou au simple mlange, les ingrdients s'entrechoquent et adhrent les uns aux autres, formant de plus grosses particules [5].

    A-I-4-1-2- Les dtergents liquides

    Lindustrie des dtergents liquides est une industrie de malaxage ce qui implique des procds simples par mlange continu. Le processus de fabrication est reprsent dans la Figure 4, il comporte les tapes suivantes [4]:

    -Etape 1 : Les ingrdients secs et liquides sont doss selon une recette prdtermine et ils sont ajouts leau et mixs en un mlange uniforme dans des mlangeurs dhomognisation d'une grande efficacit mulsifiante qui assurent un mlange complet durant la production fin dobtenir un produit lisse et homogne en apparence.

    -Etape 2 : Ensuite le mlange passe par une opration de filtrage pour se dbarrasser des impurets et des ingrdients qui ne se sont pas solubiliss et sont prcipits.

    -Etape 3 : Le produit fini est envoy vers lopration de conditionnement et demballage.

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    Figure 4 : Processus de fabrication des dtergents liquides [4]

    Le conditionnement, ou emballage, est la dernire tape de la fabrication des dtergents. Ils sont conditionns en cartons, en bouteilles, en sachets, en sacs et en bidons. Le choix des matriaux de conditionnement et des contenants tient compte de considrations relatives la compatibilit et la stabilit du produit, du cot, de la scurit de l'emballage, de l'incidence des dchets solides, de l'aspect esthtique et de la facilit d'utilisation.

    A-I-5- Shampooings

    Un shampoing est un produit cosmtique ayant un pouvoir dtergent, il est destin au nettoyage de la chevelure et de cuir chevelu. Il est prsent gnralement sous forme de liquide ou de crme, formul partir dun simple mlange dagents tensioactifs permettant de dissoudre la graisse qui est entrane dans l'eau avec les salets qu'elle contient [6].

    A-I-5-1- Composition

    Il nexiste pas une formule type pour les shampooings, chaque fabricant compose ses propres formules qui sont diffrencies et adaptes selon les applications recherches (cheveux secs, cheveux gras, shampooing pour enfant ou pour adultes, etc.) et selon les proprits requises ( antipelluculaire, ultra doux, souple.) [6].

    A-I-5-1-1- Tensioactifs

    Les tensioactifs sont les lments de base dans la formulation des shampooings. Ils sont des agents lavants de concentration suffisamment importante pour nettoyer la chevelure. Ils doivent avoir un bon pouvoir dtergent et moussant avec des proprits douces et non irritantes. Ils reprsentent en solution 15 25% de la formulation. Les tensioactifs utiliss sont :

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    Les tensioactifs anioniques

    Le Lauryl ther sulfate de sodium et les olfines sulfonate de sodium : ce sont dexcellents nettoyants et ils moussent bien. Mais ils irritent le cuir chevelu qui est beaucoup plus sensible que les cheveux, alors leur action est quilibre par lassociation avec dautres tensioactifs anioniques plus doux : Alkylsulfosuccinate de sodiumet Alkylsulfoactate de sodium ou encore avec dautres tensioactifs, tels que les amphotres ou les non ioniques.

    Les tensioactifs amphotres

    Les Cocoamidopropylbtane (CAPB) : ce sont essentiellement des drivs de btane. Ils sont moins dtergents et lgrement moins moussants que les anioniques mais trs bien tolrs par le cuir chevelu et peuvent reprsenter jusqu 75 % des tensioactifs prsents dans la formule. On les associe avec les anioniques pour en amliorer la tolrance et pour que le shampooing devient plus doux.

    Les tensioactifs non ioniques

    Ils sont considrs comme les plus doux des tensioactifs tout en ayant un potentiel dtergent non ngligeable. Mais ils ont un faible pouvoir moussant. Cest pourquoi ils sont associs avec les autres types de tensioactifs peu agressifs pour raliser des shampooings trs doux : Le diethanolamine (DEA), le triethanolamine (TEA), le polyglucose.

    A-I-5-1-2- Additifs complmentaires

    Le shampoing contient aussi diffrents additifs selon l'effet recherch :

    Les agents paississants

    Ce sont des substances qui permettent daugmenter la viscosit, donc davoir un shampoing plus ou moins onctueux et crmeux et non liquide ce qui facilite son utilisation. Les paississent les plus courants sont : le chlorure de sodium, les amides alcool dhuile de coco (cocoamide), les alginates, la distarate de polythylne glycol, des polymres cellulosiques ou acryliques.

    Les stabilisateurs de mousse

    Ils augmentent le volume, la densit et la stabilit de la mousse et la rendent plus onctueuse. Les excellents stabilisateurs de mousse sont : Les drivs dacide gras de Coprah (dihydroxythanolamide) et les aminoxydes.

    Les rgulateurs de pH

    Le cheveu humain est naturellement acide et son lavage aux shampoings alcalins peut nuire l'quilibre acide et l'endommager. Cest pourquoi on ajoute des agents qui ajustent le pH entre 5 et 7, afin dtre le plus proche possible du pH de la peau comme : lacide citrique et lacide lactique.

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    Les conservateurs

    Ils empchent principalement le dveloppement de micro-organismes et ils prviennent des contaminations lors de lutilisation des shampoings : lextrait de ppins de pamplemousse, le sorbate de potassium, lacide sorbique, les parabens : esters de lacide parahydroxybenzoque, le Sodium Methylparaben

    Les colorants et les parfums

    Ils rendent lutilisation plus agrable. Les shampoings sont parfums laide des huiles essentielles et les extraits aromatiques pour apporter des odeurs agrables lors de lutilisation et ils sont colors (mica, oxyde de fer) pour donner un aspect attractif aux yeux.

    Les squestrants

    Ils complexent les sels de calcium et de magnsium rencontrs dans leau dure et vite ainsi la prcipitation des tensio-actifs. Ce sont des agents anticalcaires dont le plus utilis est lEDTA.

    Les anti-pelliculaires

    Ltat pelliculaire se prsente comme une agglomration des cellules dtaches pour former les pellicules grasses (protines et lipides) o se dveloppent des microorganismes qui irritent le cuir chevelu. Les antipelliculaires qui diminuent ou liminent cet effet sont : des antifongiques (zinc pyrithione, piroctone olamine, sulfure de slnium) et des antiseptiques (lacide salicylique, lhuile de cade).

    A-I-5-2- Formule gnrale des shampooings

    Les shampooings sont gnralement prsents sous formes liquide, gel ou crme. Leur fabrication est assure selon un procd similaire celui des dtergents liquides dcrit ci-dessus qui consiste un simple mlange des diffrents ingrdients. Le Tableau 2 prsente un exemple dune formule gnrale adopte dans la formulation des shampooings liquides

    Tableau 2 : Formule gnrale dun shampooing liquide [6]

    Ingrdient Proportion Tensioactifs (agents lavants) 15 25 % Stabilisateurs de mousse 1 4 % Epaississants 2 5 % Squestrants 0,5 2 % Opacifiants 1 2 % Conservateurs 0,1 0,5 % Traitants spciaux Quantit selon le besoin Colorants et parfum Quantit suffisante Eau

    40 - 60 %

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    A-II- Notions de la radioactivit

    La radioactivit est un phnomne naturel qui fait partie de faon naturelle de notre environnement et de nous mme. Elle est dcouverte par Henri Becquerel en 1896 [2@]. La radioactivit est un processus rsultant dune transformation nuclaire spontane, appele dsintgration, qui saccompagne dune mission de rayonnements radioactifs.

    A-II-1- Monde atomique

    Pour comprendre pourquoi et comment une matire peut tre radioactive, il faut dcouvrir un minimum de notions sur la structure de la matire. Les plantes, lair, leau, les pierres, les tres vivants tous les corps de la nature sont constitus dune matire forme partir de minuscules entits : les atomes.

    A-II-1-1- Structure de latome

    Chaque atome qui est lectriquement neutre, est constitu dun noyau, trs dense et extrmement petit, autour du quel tournent trs rapidement des lectrons porteurs dune charge lectrique ngative lmentaire. Le noyau est lui-mme compos de particules, des nuclons, qui se rpartissent en deux espces : les protons porteurs d'une charge lectrique gale et oppose celle de l'lectron et les neutrons dpourvus de charge lectrique [7].

    Un noyau dun lment chimique X peut ainsi tre reprsent par plusieurs nombres caractristiques :

    Z = nombre de protons = nombre dlectrons = numro atomique A = nombre de nuclons = nombre de masse = Z + N Avec N = nombre de neutrons

    On appelle isotopes, isotones et isobares des noyaux qui ont respectivement le mme Z, N ou A.

    A-II-1-2- Stabilit du noyau atomique

    La stabilit ou l'instabilit d'un noyau rsulte de la comptition entre les forces attractives et rpulsives prsentes en son sein. En effet, les noyaux doivent leur stabilit la force attractive nuclaire trs intense capable de l'emporter sur la rpulsion lectrique des protons pour maintenir les nuclons colls ensembles.

    Les noyaux naturels qui sont stables ont une composition en protons et neutrons (normalement de mme nombre) qui leur confre une structure trs quilibre ; alors que, les noyaux instables ont au contraire une composition en protons et neutrons qui rend leur architecture interne plus fragile [7].

    X A Z

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    Ces noyaux, afin de se stabiliser, subissent une transformation nuclaire spontane quon appelle une dsintgration radioactive qui est de diffrents types selon la proportion des neutrons par rapport aux protons. Alors, la stabilit des noyaux est fonction du nombre de protons (Z) par rapport au nombre de neutrons (N) ; ce qui a permis de prsenter tous les noyaux possibles sur un diagramme Z = f(N) donn dans la Figure 5.

    Figure 5 : Diagramme (N, Z) reprsentant les noyaux stables et instables [3@]

    Ce diagramme montre que la zone de stabilit des noyaux (domaine en noir) est confondue avec la bissectrice N=Z pour les noyaux lgers (A < 20), alors quelle scarte notablement de cette bissectrice pour les noyaux lourds (A > 20) qui ont besoin de plus de neutrons que de protons pour rester stables. Les noyaux instables sont reprsents dans le domaine en bleu pour les noyaux ayant un excs de neutrons et en orange pour ceux qui ont un excs de protons. Ces noyaux subissent une raction nuclaire (la dsintgration radioactive) afin de se stabiliser en sapprochant de la bande de stabilit [3@].

    A-II-2- Lois de la radioactivit

    La radioactivit rsulte de la transformation nuclaire spontane des noyaux instables, cest la dsintgration radioactive qui saccompagne dune mission de particules pour former de nouveaux noyaux plus stables.

    A-II-2-1- Loi de la Dsintgration radioactive

    Le nombre, dN, de dsintgrations nuclaires spontanes qui se produisent dans une quantit donne de matire pendant un temps infiniment petit, dt, est proportionnel au nombre d'atomes radioactifs N et au temps dt [8].

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    dN = .N.dt (1)

    Le signe moins () exprime le fait que le nombre datomes N diminue au cours du temps. est la constante de dsintgration = probabilit par unit de temps pour que le noyau se dsintgre.

    Par intgration, on obtient: N (t) = N0 .e t (2) N0 : le nombre d'atomes radioactifs prsents l'instant initial. Nt : le nombre d'atomes radioactifs prsent l'instant t.

    La loi de dsintgration radioactive qui exprime la variation du nombre datomes radioactifs N(t), en fonction du temps, est une loi de dcroissance exponentielle (Figure 6).

    Figure 6 : Courbe de dcroissance radioactive [8]

    A-II-2-2- Priode radioactive

    La priode T est le temps au bout duquel la moiti des atomes prsents sont dsintgrs. Cest pourquoi on lappelle aussi demi-vie [9].

    0N)21()T(N = (3)

    21)Texp( = (4)

    = /2lnT (5)

    La priode radioactive, qui mesure la rapidit de la dcroissance, est une caractristique du noyau. Elle couvre un domaine vaste de temps allant de la fraction de seconde au milliard dannes [8].

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    A-II-2-3- Activit dun radiolment

    L'activit A d'un radiolment est le nombre de dsintgrations qui se produisent par unit de temps dans une quantit donne de ce radiolment [9]. Elle est donne par le produit du nombre de noyaux radioactifs (N) prsents par la constante radioactive () :

    A= .N (6)

    Puisque lactivit est proportionnelle au nombre datomes donc elle suit galement la loi de dcroissance radioactive :

    A(t) = A0 e-t (7)

    A0 est lactivit linstant t = 0.

    On note que lorsquun chantillon de matire radioactive contient plusieurs radiolments, lactivit totale est la somme des activits de chaque lment. Lactivit est exprime en Becquerels (Bq) ou en Curie (Ci). Le Bq correspond une dsintgration par seconde et il est utilis en gnral pour les basses activits ; tandis que le Ci qui correspond 3,7 1010 dsintgration par seconde est utilis pour des activits leves [8].

    A-II-3- Types de la radioactivit

    Il existe plusieurs formes de radioactivit selon la nature des noyaux instables (composition en nuclons) et leurs modes de dsintgration (mcanisme de transformation nuclaire) correspondant aux diffrents types de rayonnements radioactifs.

    A-II-3-1- La radioactivit alpha ()

    La radioactivit alpha est produite par les atomes lourds (Z>82) dont les noyaux contiennent un excs des deux types de nuclons : protons et neutrons. Elle correspond lmission de particule constitue de 2 protons et 2 neutrons (noyau dhlium 24He) [8]. La raction de dsintgration scrit :

    HeYX 424A2Z

    AZ +

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    Les rayonnements rsultants de ce mode de dsintgration sous forme de particules sont mis avec de trs grandes nergies (entre 4 et 8 MeV), spcifiques du radiolment metteur. Exemple de dsintgration : la dsintgration du radium en radon:

    226 88Ra 22286Rn+ 4 2He

    A-II-3-2- La radioactivit bta ( ) La radioactivit bta est produite par les atomes possdant un excs dun type de nuclon par rapport lautre [8]. Alors on distingue deux variantes de radioactivit bta :

    La radioactivit -

    La radioactivit - est propre aux noyaux ayant un excs de neutrons. Elle correspond la transformation dun neutron en un proton et cration dun lectron ngative qui est ject hors du noyau (cest la particule -) et accompagn de lmission dun anti- neutrino [7]. La raction de dsintgration - scrit :

    Exemple de dsintgration - : La dsintgration du cobalt en nickel :

    6027Co 2860Ni

    La radioactivit +

    La radioactivit + est propre aux noyaux ayant un excs de proton. Elle correspond la transformation dun proton en un neutron et cration dun lectron positif ou positon qui est ject hors du noyau (cest la particule +) et accompagn de lmission dun neutrino [9]. La raction de dsintgration + scrit :

    L'excs de neutrons tant beaucoup plus frquent parmi les noyaux radioactifs naturels que l'excs de protons, la radioactivit bta-moins est de loin la plus observe. Lordre de grandeur des nergies () libres varie de quelques keV au quelques Mev. Exemple de dsintgration + : La dsintgration du Ne en F : 10 19 Ne 9 19 F La radioactivit gamma ( )

    La radioactivit est produite par les noyaux instables excits (ayant un excs dnergie) provenant de la dsintgration alpha ou bta ou encore de la capture lectronique. Elle correspond la dsexcitation de ces noyaux (un rarrangement des nuclons) par lmission des rayons lectromagntiques de nature photonique (rayons ) sous forme dnergie allant de 100 keV 10 MeV et caractriss par leur frquence tel que : E = h. (avec h=6,663 J.s-1 : constante de Planck).

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    Alors chaque rayonnement mis par un radionuclide est caractris par une nergie bien dtermine caractristique du noyau et donc de latome rfrence dans une bibliothque de donnes nuclaires [10]. La raction de lmission scrit :

    + XX AZ*AZ

    Exemple : la dsintgration - du cobalt en nickel suivi dune mission :

    6027Co 2860Ni * 2860Ni

    A-II-4- Caractristiques des rayonnements radioactifs

    Les rayons radioactifs mis (, , ) sont tous de mme origine nuclaire ( mis par le noyaux ) mais qui diffrent par le mode de production (selon les diffrents modes de dsintgration).

    Les rayons alpha sont des particules chargs positivement, les bta peuvent tre de nature positive et ngative et les gamma de nature neutre (photon), alors les alpha et bta modifient la structure de latome alors que les gamma sont dnergie pure sans apport matriel.

    Les photons gamma possdent un grand pouvoir de pntration et ne peuvent tre freins que par des matires lourdes comme le fer, le bton, le plomb, dont lpaisseur peut aller jusqu plusieurs mtres. Alors que les rayons bta peuvent tre retenus par une plaque daluminium de quelques millimtres ou dune couche dair de quelques dizaine de cm, et les alpha sont moins pntrants et rapidement freins sur une feuille de papier ou une couche dair de 3 cm [11].

    Les rayonnements radioactifs (, , ) se caractrisent des autres types de rayonnements existant dans notre environnement Rayons X, IR, UV, V, IR, MO, OR par :

    Leur origine nuclaire c'est--dire mis par un noyau, alors que les autres rayonnements sont mis soit par une molcule (lumire..) soit par un atome (rayons X.).

    La nature des particules mis : les alpha et bta sont des particules charges, alors que les gamma les autres rayonnements sont des rayons lectromagntiques.

    Leur effet sur la matire, les rayons radioactif sont ionisants (pouvoir de dtacher un lectron dun autre atome) mais les autres sont non ionisants.

    Lnergie mis : elle est faible pour les rayons lectromagnetiques, E

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    A-II-5- Sources de la radioactivit naturelle

    La radioactivit fait partie de lunivers. Elle est prsente de faon naturelle dans notre environnement et dans nous mme. Ds la formation de la Terre, il y a environ cinq milliards d'annes, la matire tait constitue d'lments stables et dlments instables dits radioactifs et sont appels radionuclides. Ces lments naturels metteurs de rayonnements radioactifs relvent de deux origines distinctes : cosmognique et tellurique [12].

    A-II-1- Rayonnement cosmognique

    Les rayons cosmiques, constitus dions extrmement nergtiques provenant du soleil et des galaxies, ragissent avec les atomes et molcules de latmosphre produisant ainsi les cosmo-nuclides : radionuclides dorigine cosmique metteurs de rayonnements radioactifs cosmogniques [12].

    Principaux radionuclides cosmogniques : 3H, 7Be, 10Be, 14C, 22Na, 26Al, 32Si, 32P, 33P, 35S, 36Cl, 39Ar, 38Mg, 24Na, 38S, 31Si, 18F, 39Cl, 38Cl, 34mCl, 37Ar, 80Kr, 35S.

    A-II-2- Rayonnement tellurique

    Les radionuclides dorigine tellurique appels nuclides primordiaux sont naturellement prsents, au moment de formation de la terre, dans la crote terrestre et dans latmosphre produisant les rayonnements radioactifs telluriques [12].

    Sries radioactives

    Les radionuclides primordiaux naturels prsents, soient ils se dsintgrent en une seule fois en donnant des lments stables (comme le potassium 40 et le rubidium 87); soient ils produisent une longue srie de dsintgrations (filiation radioactive) avant dobtenir un lment stable : ce sont les familles radioactives de l238U, 235U et 232Th; dans lesquelles ces trois radionuclides produisent des sries de descendants eux mme radioactifs [8]. La plupart des lments radioactifs existant l'tat naturel appartiennent ces trois sries de transformations.

    Principaux radionuclides

    Luranium : cest un radiolment qui possde trois principaux isotopes naturels (234U, 235U et 238 U) qui se dsintgrent en mettant des rayonnements , -. Luranium naturel tel quil est extrait de son minerai contient 99.275% de lisotope 238, 0.719% de lisotope 235 et 0.005% de lisotope 234 [13].

    - L 238U : Il se dsintgre trs lentement, avec une priode proche de 4.5 milliards dannes. Sa famille comporte 13 principaux descendants radioactifs metteurs , - et et aboutit un lment stable, le plomb 206 [8]. Le radon 222Rn est le sixime descendant de la filiation radioactive de luranium 238.

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    Il est issu de la dsintgration du radium et se dsintgre lui-mme en quelques jours en 218Po, en mettant une particule . Sa priode tant trs courte (3,8 jours), on ne lobserverait pas dans notre environnement sil ntait rgnr en permanence.

    La Figure 7 prsente les diffrents descendants de l238U, leurs modes de dsintgration ainsi que leurs priodes respectives.

    Figure 7 : Famille de l238U [8]

    - L 235U : Cette famille a pour chef de file l235U, metteur de 7.04 108 ans de priode. Elle comprend 13 descendants principaux dont le dernier est le 207Pb qui est stable [8]. La Figure 8 prsente les diffrents descendants de l235U, leurs modes de dsintgration ainsi que leurs priodes respectives.

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    Figure 8 : Famille de l235U [8]

    Le thorium : Il appartient la srie des actinides ; il est prsent, en particulier, dans les chanes de dcroissance radioactives de luranium naturel. Il prsente 13 radio-isotopes (de masses atomiques allant de 212 236) dont le principal est 232Th, radiolment primordial, metteur de rayonnements alpha et de 14.1 milliards dannes de priode. Il donne naissance de nombreux produits de filiation dont l 228Ac, metteur de rayonnements et [14]. Ses dix principaux descendants sont des metteurs , - et , le dernier est le plomb 208 qui est stable.

    La Figure 9 prsente les diffrents descendants du 232Th, leurs modes de dsintgration ainsi que leurs priodes respectives.

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    Figure 9 : Famille du 232Th [8]

    Le potassium : Avec l'uranium et le thorium, le potassium contribue la radioactivit naturelle des roches et la chaleur de la Terre. Lisotope 40K reprsente un dix millime du potassium naturel et a une priode de lordre de 1,251 milliard d'annes. Il se situe entre deux isotopes stables et beaucoup plus abondants (39K et 41K) qui constituent 93.25% et 6.73 % de cet lment.

    Le 40K possde la particularit de se dsintgrer en deux noyaux diffrents : dans 89 % des cas en 40Ca par dsintgration bta moins ; dans 11 % des cas en 40Ar par capture lectronique suivie d'une mission gamma de 1,46 MeV. Cette mission gamma joue un rle important car elle sert identifier les dsintgrations du 40K [2@].

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    Equilibre radioactif

    Les dsintgrations des radionuclides pres dans les produits desquelles se trouvent donnent des noyaux fils instables (radioactifs), qui possdent eux-mmes une activit et se dsintgrent leur tour. L'quilibre radioactif est atteint lorsque le nombre de noyaux d'un nuclide donn qui se forment est gal au nombre de noyaux qui se dsintgrent. La Terre tant vieille de 4,5 milliards d'annes, il s'est tabli, l'intrieur des trois filiations radioactives (238U, 235U, 232Th), un quilibre entre les proportions du noyau anctre et de ses descendants [2@].

    Ces proportions voluent si lentement que cet quilibre est dit sculaire . A chaque instant, il se forme autant de noyaux d'un lment de la descendance qu'il ne s'en dsintgre. Toutes les activits sont pratiquement constantes et gales celle du noyau anctre.

    Principales sources dans lenvironnement

    ................................................................................................................................ Radioactivit des sols

    Une tonne de terre contient en moyenne: 5 g de potassium 40, 3 g d'uranium et 10 g de thorium. Les concentrations semblent faibles, mais les quantits sont normes (5.1013 tonnes U-238, 3.5 1011 tonnes U-235 et 1,6 1014 tonnes thorium. Dans les roches, les radionuclides se dsintgrent en mettant des rayonnements : en tout lieu, tout tre humain est expos ce rayonnement appel tellurique. En profondeur, lnergie du rayonnement est dissipe sous forme de chaleur qui contribue pour moiti la chaleur dgage par la terre. La Terre produit ainsi chaque seconde une quantit de chaleur value 42.1012 watts dont 20. 1012 sont dus la radioactivit (40 % par 238U, 40 % par 232Th, 20 % par 40K) [12].

    Radioactivit de leau

    Les eaux de surface sont trs peu radioactives (moins de 1 Bq/L), mais les eaux minrales le sont plus (de 2 4 Bq/L). On y retrouve le potassium 40, l'uranium 238 et quelques-uns de ses descendants : le radium 226, le plomb 210 et le polonium 210. Alors que, Le thorium, trs peu soluble, est presque toujours absent. Lactivit naturelle en potassium 40 est de lordre de : 1 3 Bq/litre pour leau minrale et 12 Bq/litre pour leau de mer [12].

    Radioactivit de lair

    Le radon est le principal radio-isiotope dans lair. Il trouve son origine dans les sols o il est form par dsintgration des atomes de radium. Seule une fraction dpendant de la porosit du sol, de la taille des grains et de l'humidit russit s'chapper et atteindre l'atmosphre. Dans les habitations, les concentrations en radon sont trs variables selon les lieux et les pays : de 10 10 000 Bq/m3. La moyenne des mesures effectues en tunisie est de 60 Bq/m3 [12].

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    ................................................................................................................................ Radioactivit de la chane alimentaire

    Comme pour l'eau, les concentrations en radionuclides des produits alimentaires sont faibles par rapport aux diffrents milieux de l'environnement. Les radionuclides migrent plus ou moins dans les chanes alimentaires, gnralement sans se concentrer. Le transfert de radioactivit est au bout des chanes de type : Sol Lgumes ou Sol Herbe Vache Viande ou Lait. On retrouve essentiellement le potassium 40 qui reprsente 90 % de la radioactivit des aliments [12].

    Radioactivit en milieu marin

    L'eau de mer prsente une radioactivit naturelle totale de l'ordre de 13,5 Bq/L. Le potassium 40 et le rubidium 87 reprsentent respectivement 90 % et 1 % de cette radioactivit naturelle. Tous les radionuclides naturels sont prsents dans l'eau de mer. Les sdiments marins (sables des plages et vases des ports) et les organismes marins (algues et poissons) contiennent en plus au moins une grande abondance du potassium 40 et des lments du groupe uranium-thorium ainsi que leurs descendants [12].

    ................................................................................................................................ Radioactivit dans le corps humain

    Lorganisme humain contient une moyenne de 4500 Bq en K-40 et 3700 Bq en C-14, et beaucoup moins des autres radionuclides naturels. La dose moyenne reue vaut 3 mSv par an, due pour moiti linhalation du gaz radon et ses descendants dans lair, et pour lautre moiti lingestion daliments, lirradiation directe par les sols et les murs et enfin au rayonnement cosmique [12].

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    A-III- Technique de spectromtrie gamma

    La spectromtrie gamma est une technique danalyse trs prcise dont lobjet est didentifier et de quantifier les radiolments naturels et/ou artificiels metteurs de rayonnements gamma prsents dans lchantillon analyser et de contrler la non contamination radioactive dans divers produits [10]. Elle permet en une seule mesure et avec une prparation simple de lchantillon didentifier les lments radioactifs prsents et de dterminer leur activit, permettant ainsi de mesurer la radioactivit globale de lchantillon.

    A-III-1- Interaction des rayons gamma avec la matire

    La connaissance des diffrents phnomnes de linteraction des photons gamma avec la matire (le milieu dtecteur) est essentielle pour la comprhension des concepts de la technique de dtection de la spectromtrie gamma. Les photons interagissent avec la matire selon trois modes :

    Leffet photolectrique : prdominant basse nergie Leffet compton : domine aux nergies intermdiaires Leffet de matrialisation : important haute nergie

    Les diffrentes probabilits dinteraction avec la matire (interaction avec les lectrons atomiques) selon ces trois effets dpendent de lnergie E de rayonnement mis et des caractristiques de la matire (nombre de masse A et numro atomique Z).

    A-III-1-1- Leffet photolectrique

    Cest un processus par lequel le photon incident, dnergie E, cde toute son nergie un lectron dnergie E1 des couches profondes de faible niveau dnergie , qui est alors ject de latome sous forme de photolectron dnergie cintique E-E1 : il y a absorption totale du photon et ionisation de latome. Ensuite latome qui a perdu un de ses lectrons internes se trouve dans un tat excit ; alors il rorganise son cortge lectronique par un comblement de la place vacante de llectron ject par un lectron de couche plus externe provoquant ainsi lmission d'un photon X de fluorescence (Figure 10).

    Cet effet est produit lorsque l'nergie du gamma est de l'ordre des nergies de liaisons des lectrons des couches profondes des atomes rencontrs avec E>E1, donc il est prdominant pour les faibles nergies et favoris dans les matriaux lourds [15].

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    Figure 10 : Effet photolectrique [8]

    A-III-1-2- Leffet compton

    Le photon incident, dnergie E, cde une partie de son nergie un lectron des couches priphriques de latome, qui est ject (lectron compton dnergie cintique E-E), et lautre partie dnergie est mise sous forme dun nouveau photon diffus dnergie E>>E1, donc il est prdominant pour les nergies moyennes plus fortes celles deffet photolectrique [15].

    Figure 11 : Effet compton [8]

    A-III-1-3- Leffet de matrialisation (la cration de paire lectron-positon)

    Cest un processus par lequel le photon incident dnergie disparat, son nergie E, se matrialise pour donner naissance une paire lectron-positon (, e+) de mme masse m0 et de mmes nergies cintiques E= m0c2 (Figure 12). La dur de vie du positron est brve, celui-ci sannihile avec un lectron libre du milieu et leur nergie de masse est convertie en nergie lectromagntique sous la forme de deux photons de 511 keV mis 180 l'un de l'autre [15].

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    Alors, pour que ce processus ait lieu, le photon incident doit avoir une nergie suprieur au seuil de cration paire 2*E, cest dire E> 2* 511 keV = 1,022 MeV. Ainsi ce phnomne ne devient important que pour les valeurs trs leves de E.

    Figure 12 : Effet de matrialisation [8]

    A-III-1- Chane de spectromtrie gamma

    La chane de spectromtrie gamma comporte les quipements suivants :

    Une alimentation haute tension Un dtecteur dans un chteau de plomb Une haute tension Un pramplificateur Un amplificateur Un analyseur multicanaux Un ordinateur avec un logiciel de traitement des donnes (Gamma Vision)

    Pour fonctionner, le dtecteur doit tre polaris par une alimentation haute tension. Le signal issu du dtecteur (provenant de linteraction des rayonnements gamma ionisants avec la matire du dtecteur) doit tre mis en forme par un pramplificateur pour tre ensuite exploitable dans lensemble de la chane de mesure qui se compose dun amplificateur suivi dun systme danalyse en amplitude des impulsions. Tous les lments qui composent une chane de dtection et qui contribuent la proportionnalit entre lnergie cde et limpulsion finale doivent tre remarquablement stables et linaires [10]. Lensemble de ces lments est schmatis sur la Figure 13 ci-dessous.

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    Figure 13 : Schma de principe dune chane de spectromtrie gamma [10]

    A-III-1-1- Alimentation haute tension

    Lalimentation haute tension est un lment indispensable, elle fournit la haute tension ncessaire au fonctionnement du dtecteur et le reste de la chane spectromtrique [10]. Elle doit remplir les conditions suivantes :

    - tre rglable pour les tensions imposes par le dtecteur - avoir un bruit trs faible - pouvoir supporter sans chute de tension le courant dbit par le dtecteur - tre stabilise pour ne pas prsenter de drive au cours du temps

    A-III-1-2- Dtecteur semi-conducteur

    Le dtecteur est base du cristal de germanium qui prsente la structure de semi-conducteur. Cest un milieu qui subit directement lionisation des rayonnements incidents en mettant en mouvement des paires dlectron-trou. Ces paires de charges sont en fonction de leurs signes attirs aux bornes du milieu dtecteur polaris par une alimentation lectrique de haute tension (Figure 14). Un courant lectrique (impulsion) prend donc naissance dans le circuit chaque interaction de dtecteur. Un pramplificateur est donc ncessaire pour traiter cette information de faon la rendre exploitable [10].

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    Figure 14 : Vue schmatique de principe de dtection de rayonnement gamma avec un dtecteur semi-conducteur [10]

    1) Rayon gamma incident avec le matriau du dtecteur 2) Plusieurs lectrons libres et trous sont produits dans le dtecteur 3) Appliquant un champ lectrique, les lectrons et trous produits sont collects chaque lectrode 4) La charge collecte forme une impulsion lectrique.

    Le dtecteur est continuellement refroidi avec de lazote liquide (-196 C) pour liminer les courants parasites existants et augmenter la conductivit (la mobilit des porteurs de charge). Le dtecteur semi-conducteur se caractrise par deux paramtres :

    La rsolution : caractrise la qualit du dtecteur sparer deux nergies proches. Lefficacit :caractrise le rendement du dtecteur pour les rayonnements

    gamma ionisants; le Germanium (ZGe = 32) est souvent utilis en raison de son numro atomique lev donnant une bonne efficacit.

    A-III-1-3- Chteau en plomb (blindage)

    Le chteau en plomb est obligatoire pour rduire le bruit de fond cosmique. Le matriau utilis est gnralement le plomb. Lpaisseur de ce chteau doit tre au minimum de 10 cm quivalent plomb pour la mesure de faible activit.

    A-III-1-4- Pramplificateur

    Le rle principal du pramplificateur nest pas damplifier le signal issu du dtecteur mais de prparer le travail pour un amplificateur dispos plus loin dans la chane de mesure. Il est conu dans le but de transformer le courant lectrique, issu du dtecteur, en une impulsion lectrique dont lamplitude est proportionnelle lnergie libre par le photon [10].

    Electrode Ngative

    Couche de dpltion

    -

    R

    A

    ---- ++++

    ++++

    Amplificateu

    Dtecteur Semi conducteur

    Rayonnement

    Tension dalimentation

    ++++

    ++++ ----

    ----

    Electrode Positive

    ---- 2

    3) 4

    1

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    On dispose le pramplificateur au plus prs du dtecteur pour :

    rduire le bruit rduire le maximum de signal effectuer une premire mise en forme du signal (production de limpulsion

    traiter).

    A-III-1-5- Amplificateur

    Lamplificateur a pour fonction de multiplier dans un rapport donn ajustable, lamplitude du signal quil reoit la sortie du pramplificateur. Il contribue alors la mise en forme finale du signal en vue de son analyse ou de son traitement [10].

    A-III-1-6- Analyseur multicanaux

    Un analyseur multicanaux comprend un codeur analogique-numrique, une mmoire divise en segments aussi appele canaux et un cran de visualisation. Ces lments permettent respectivement de convertir les lamplitude du signal lectrique fourni par lamplificateur en nombres qui sont proportionnels lnergie dpose dans le cristal, de classer ces nombres dans les canaux de mmoire et de visualiser le contenu de lensemble des canaux, cest dire la reprsentation du spectre sur lcran [10]. Dans ce dernier, lnergie dpose dans le cristal est relie au numro de canal et le nombre de coups dans un canal donn est proportionnel au nombre de photons ayant dpos la mme nergie. Cette visualisation finale seffectue grce un systme incorpor ou bien en liaison avec un micro-ordinateur.

    A-III-1-7- Logiciel de spectromtrie

    Les logiciels de traitement des spectres (Annexe 5) sont gnralement dvelopps et commercialiss par les constructeurs de dtecteurs. Ils permettent de grer l'acquisition du spectre, de le visualiser sur un cran autorisant diverses fonctions de prsentation et d'analyse.

    L'analyse d'un spectre peut se diviser en quatre tapes principales :

    1. les oprations prcdant l'analyse du spectre : les calibrations en nergie, en efficacit et en rsolution de la chane de mesure et l'acquisition d'un spectre de bruit de fond,

    2. la recherche des pics, 3. l'analyse des pics, 4. l'identification des nuclides et calcul d'activit.

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    Partie B : ETUDE EXPERIMENTALE

    Notre prsent travail est une contribution la mesure de la radioactivit naturelle dans les produits dtergents. La technique danalyse utilise est la spectromtrie gamma qui permet didentifier et quantifier les radiolments metteurs gamma pouvant se trouver dans ces produits.

    Dans cette partie, nous allons prsenter en premier lieu lchantillonnage des produits (la description et la prparation des chantillons choisis pour notre analyse) puis nous aborderons le rglage et la calibration de la chane danalyse ainsi que les rsultats dtalonnage en nergie et en efficacit et lacquisition du bruit de fond. Ensuite, nous prsenterons les mthodes didentification et de calcul des activits des radionuclides prsents.

    B-I- Echantillonnage

    Nous nous sommes intresss aux produits dtergents de production tunisienne. Dans le choix des chantillons (Figure 14), nous avons tenu compte quils soient :

    Des produits qui ont laptitude contenir des radiolments : par exemple ceux base de produits extraits de la nature tel que le phosphate connu par sa contamination par des radiolments. Des produits de diffrents types (savon, eau de javel, shampooing, lave vaisselle et lave linge). Des produits de diffrentes formes (liquide, pte, solide). Des produits utiliss couramment par le consommateur tunisien.

    Afin de vrifier lorigine de la radioactivit dans nos produits dtergents, nous avons procd lanalyse de quelques matires premires intgrant leur formulation :

    Le phosphate brut tunisien ainsi que son driv le STPP utilis dans les laves linges avec un pourcentage allant de 15 30%. La soude caustique qui est la matire de base dans la formulation des savons et de leau de javel. Le lauryl ther sulfate de sodium, le tensioactif le plus utilis dans les shampooings.

    Figure 14 : Echantillons choisis pour lanalyse

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    B-I-1- Description des chantillons

    A la lumire de nos critres de choix, les produits analyss sont prsents dans les Tableaux 3, 4, 5, 6 et 7.

    Les laves vaisselles

    Tableau 3 : Description des produits lave vaisselles

    N Forme Composition Marque Socit

    1 Liquide 5-15 % tensioactifs anioniques, 5% tensioactifs non ioniques, Conservateur, Parfum

    Ideal IDEAL

    2 Liquide 5-15 % tensioactifs anioniques, 5% tensioactifs non ioniques, Conservateur, Parfum

    Lav + STID

    3 Liquide Eau, Lauryl Ether Sulfate de Sodium, Coco Amido Propyl, Btaine Diethanolamide de coco, parfum, Glycrine, Formaldhyde, colorants

    Maxinet SORIC

    4 Liquide concentre

    Tensioactifs, Glycrine, Conservateur, Eau, Autres additifs

    Amwej Sphyto7

    Les laves linges

    Tableau 4 : Description des produits lave linges

    N Forme Composition Marque Socit 5 Poudre 10-15% Tensioactifs , 30% phosphate Yesmine TID 6 Poudre 10-20% Tensioactifs , Autres ingrdients Dex SODET 7 Poudre 5% savon de Marseille, 5-15% tensioactifs

    anioniques et non ioniques, 15-30% agents de blanchissement oxygns et phosphates, Enzymes

    Det SODET

    8 Poudre 6-13% tensioactifs, 5% savon, 15-30% phosphates, Agent de blanchissement, Agents favorisant le lavage basse tempratures, Azurants optiques, parfum

    Shems TID

  • Mesure de la Radioactivit dans les Produits Dtergents par Spectromtrie Gamma

    PFE Ingnieur / Abir KSOURI 39

    Les shampooings

    Tableau 5 : Description des shampooings

    N Composition Marque Socit 9 Eau, lauryl ther sulfate de sodium, styrne /acrylate

    copolymre, chlorure de sodium, coco amido propyl btaine, coco amide DEA, parfum

    Rojanet NIHEL

    10 Eau, , lauryl ether sulfate de sodium , styrne /acrylate copolymre, chlorure de sodium, coco amido propyl betaine, coco amide DEA, Acide citrique, EDTA, hydroxide de sodium, Parfum, Propylne glycol, Colorant,

    Bellezza ICT

    11 Eau, Coco amide DEA, coco amido propyl betaine, glycrine, EGMS, parfum, Formaldhhyde, Huile de vision, colorants

    Visonet SORIC

    12 Eau, lauryl ther sulfate sodium, Agents vitamins, EGMS, Lcithine dufs, Colorants, parfum, formaldhhyde

    Pin SIPCO

    Les savons

    Tableau 6 : Description des savons

    N Forme Utilisation Composition Marque Socit 13 Solide Savon de

    toilette Huile dolive, huile damande, huile de palme, huile de coco

    Zouila Zouila

    14 Solide Savon de mnage

    Eau, palmate de sodium, olate de sodium, chlorure de sodium, dioxyde de titane, parfum, colorants

    Royal Slama frres

    15 Solide Savon de mnage

    - El manar Zouila

    16 Pte Savon multi-usage

    - Lav+ STID

    Les eaux de javel

    Tableau 7 : Description des eaux de javel

    N Composition Marque Socit 17 12CHL Lours blanc STPC 18 12CHL El fanak SMPE 19 12CHL Judy St ENNADHAFA 20 12CHL Java SORIC

  • Mesure de la Radioactivit dans les Produits Dtergents par Spectromtrie Gamma

    PFE Ingnieur / Abir KSOURI 40

    B-I-2- Prparation des chantillons

    Une fois choisis, les chantillons subissent une prparation minutieuse (laboratoire de radiochimie) pour tre ensuite mesurs par spectromtrie gamma (laboratoire de radioanalyse). Il sagit de conditionner lchantillon dans une enceinte close de telle sorte quil soit le plus homogne possible et semblable lchantillon de rfrence servant la cali