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PROJET DE MAITRISE

Comportement hydromécanique des boues de traitement

Compte-rendu de laboratoire

Mesure de densité par rayons gamma, tests et validation

Présenté à : Michel Aubertin Greg Kennedy

Par

Jean-Baptiste Dromer

Montréal, Jeudi 29 août 2002


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TABLE DES MATIERES Table des matières...................................................................................................................... 2 1. Introduction ........................................................................................................................ 3 2. Description des échantillons............................................................................................... 3

2.1. Boues HDS................................................................................................................. 3 2.2. Bentonite .................................................................................................................... 4 2.3. Eau.............................................................................................................................. 4

3. Description du montage ..................................................................................................... 4 4. Description de la source radioactive .................................................................................. 6 5. Mesures .............................................................................................................................. 9 6. Résultats ............................................................................................................................. 9 7. Analyse............................................................................................................................. 12 8. Conclusion........................................................................................................................ 13 Liste de références.................................................................................................................... 14 Annexe A.................................................................................................................................. 15 Annexe B.................................................................................................................................. 17 Annexe C.................................................................................................................................. 18 Annexe D.................................................................................................................................. 19 Annexe E .................................................................................................................................. 20 Annexe F .................................................................................................................................. 28


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1. Introduction

Dans le cadre du projet de maîtrise sur la caractérisation hydromécanique des boues de traitement, il est nécessaire de procéder à une série d’expériences en laboratoire à partir d’une technique basée sur des essais en colonnes instrumentées ; l’objectif étant de définir les relations entre l’évolution de la porosité et de la densité, la pression interstitielle, la conductivité hydraulique, les contraintes effectives et les propriétés mécaniques. Les techniques de mesure de toutes ces caractéristiques sont parfaitement connues. Mais en ce qui concerne la mesure de la densité des boues, il a été décidé d’utiliser une technique innovatrice utilisant une source radioactive (Catherine Bédard 1997). Afin de vérifier le montage ainsi que la validité du modèle de prédiction, nous avons procédé à des essais de laboratoire le 4 juin 2002, dans les locaux de Génie Physique de l’École Polytechnique. En utilisant, entre autres, des boues HDS de la mine Doyon, en Abitibi, collectées le 29 mai 2002, plusieurs échantillons de densité variable ont été préparés. Ce rapport présente une description des échantillons ainsi que du montage de laboratoire. Les résultats obtenus sont compilés et analysés.

2. Description des échantillons

Trois types d’échantillon ont été utilisés durant les essais : des boues HDS, de la bentonite et de l’eau.

2.1. Boues HDS Les boues HDS (High Density Sludge) ont été mises à disposition de la chaire par la mine Doyon (Abitibi, Québec) lors d’une visite industrielle, le mercredi 29 mai 2002. Ces boues contiennent un floculant de type Percol et ont été collectées directement sur le parc de stockage des boues dans deux chaudières. À l’ouverture des chaudières, on observe environ deux pouces d’eau claire en surface qui témoignent de la sédimentation et de la consolidation des boues lors du transport. L’analyse par Étienne Bélanger donne une porosité de 0,65, une teneur en eau de 87,46 % (Annexe A) et une densité des grains de 3,412 g/cm3 (Annexe A). Les essais devant simuler la sédimentation d’une boue, au départ homogène, dans une colonne de 6 pieds et donc ayant une densité variable en fonction de la hauteur ; on prépare quatre échantillons de densités différentes que l’on placera dans des colonnes miniatures. Une partie de la boue de la chaudière est versée dans la colonne miniature utilisée pour le montage. Étant donné sa texture très caoutchouteuse, il est difficile de la compacter et il reste des vides d’air entre ses pores. On utilise donc une table vibrante et un mortier pour homogénéiser la colonne. La densité de cette boue à l’état initial est de 1,55 g/cm3. À partir de cette valeur connue de densité, on va préparer trois autres échantillons en multipliant à chaque fois le volume total par deux. On prend au départ la même quantité de boue et on complète avec de l’eau déminéralisée pour obtenir le volume final désiré. Cela nous permet d’obtenir trois mélanges de boue de densités respectives 1,27 g/cm3, 1,14 g/cm3 et 1,07 g/cm3 (Annexe B) Ces boues sont placées dans des chaudières numérotées. Avant d’en verser une partie dans la colonne d’essai, il faut les mélanger mécaniquement pendant plusieurs minutes afin de les homogénéiser au mieux.


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2.2. Bentonite On prépare également quatre mélanges en ajoutant à un volume d’eau connu de la bentonite (densité 2,77 g/cm3). On obtient les échantillons de densités suivantes : 1,014 g/cm3, 1,034 g/cm3, 1,055 g/cm3, 1,075 g/cm3 (Annexe C).

2.3. Eau Afin d’avoir une référence absolue, on utilise de l’eau déminéralisée (1 g/cm3).

3. Description du montage

Le montage expérimental est préparé en collaboration avec Greg Kennedy, chercheur au Département de Génie Physique de l’École Polytechnique. On place les échantillons dans deux colonnes en plexiglas transparent de diamètre identique à la colonne de six pieds qui sera utilisée pour les essais futurs. La mesure de densité s’effectue à l’aide d’une source de rayon gamma : de l’oxyde de Samarium. Cette poudre est placée dans un réceptacle rectangulaire en bois recouvert de plomb permettant l’émission de rayons gamma sur une seule de ses faces au travers d’une fente horizontale (Photo 1). On cherche en effet à obtenir un rayon le moins diffus possible afin qu’il puisse traverser la colonne horizontalement. Placé face à cet émetteur, de l’autre côté de la colonne, un tube récepteur permet de mesurer la quantité de rayons gamma qui traverse la colonne et ce qu’elle contient (Photo 2). Il est relié à une alimentation en haute tension et à un appareil de mesure (spectroscope) qui permet de faire une lecture directe des rayons gamma détectés pendant un temps donné (Photo 3). Le récepteur et l’émetteur sont placés sur des morceaux de bois afin qu’ils soient de même hauteur et que les rayons traversent la colonne au milieu de l’échantillon. La colonne peut être retirée pour remplissage, vidange ou remplacement. Cependant, la distance entre l’émetteur et le récepteur doit demeurer constante pour toutes les mesures. Les précautions de rigueur doivent être prises afin d’éviter d’être soumis aux radiations.


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Photo 1: Source d'oxyde de Samarium

Photo 2 : Récepteur

Photo 3 : Vue d'ensemble du montage


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4. Description de la source radioactive

La source radioactive utilisée est préparée à partir d’une poudre d’oxyde de samarium (Sm2O3). Le samarium a plusieurs isotopes, dont le 152Sm (26,7% des atomes de Sm). Mise en place dans le réacteur nucléaire, la source est bombardée de neutrons pendant une durée qui est fonction de l’activité recherchée. Lorsque le noyau d’un atome de 152Sm est frappé par un neutron, il peut le capter pour être transformé en 153Sm. Cette réaction nucléaire s’écrit de la façon suivante : 152Sm(n,γ) 153Sm Équation 1

Le 153Sm est radioactif et il a une demie vie de 46,7 h (t1/2=46,7h). Lorsqu’un atome de 153Sm se désintègre, il peut émettre plusieurs sortes de rayonnement. En effet, trois possibilités peuvent se présenter. Chaque transformation a pour origine l’émission d’un rayon β (transformation d’un neutron du noyau en proton) accompagné, selon le cas, d’un électron de conversion interne (e-), d’un rayon gamma ou d’aucun autre rayon. Au final, on obtient un atome d’Europium 153Eu. Le schéma suivant résume les trois situations et la probabilité qu’elles se produisent :

153Sm 153Eu + β + e- 51% 153Sm 153Eu + β + γ 28% 153Sm 153Eu + β 21%

Dans le cas où le 153Sm donne un rayon gamma, le rayon gamma a une énergie de 103keV. C’est ce rayonnement que nous allons chercher à détecter au travers de la colonne d’essai. Le nombre d’atomes 153Sm produit se calcule selon l’équation suivante :

θσ ××××Φ= tMN Équation 2

Où • N (sans unité), est le nombre d’atomes ; • Φ (cm-2.s-1), est le flux de neutrons du réacteur, dans notre cas, pour le réacteur

nucléaire de l’École Polytechnique, Φ=5x1011 cm-2.s-1 ; • M (atomes), est le nombre d’atomes en réaction ; • t (s), est le temps d’exposition ; • σ est la probabilité qu’un neutron frappe un atome, en fonction de la surface de

l’atome. Dans notre cas, σ=208x10-24cm2 ; • θ est le coefficient d’abondance isotopique, dans notre cas θ=0,26.

L’activité se déduit ensuite de ce résultat, suivant l’équation suivante :

NA ⋅= λ Équation 3

Où • A est l’activité (Bq) ;

• λ est la constante de désintégration (2/1

2lnt

=λ ), avec t1/2 = 46,7h ;

• N est le nombre d’atomes (Équation 2). On détermine l’activité de la source en fonction de la précision que l’on souhaite obtenir lors des mesures. En effet, le rayonnement de la source radioactive comme le Samarium suit une


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loi de Poisson. Cette loi statistique décrit des événements fort rares, dont la probabilité p est très faible et tend vers zéro. Toutefois la valeur moyenne np tend vers une valeur fixe lorsque n tend vers l'infini. Mathématiquement, l’écart type d’une loi de Poisson est défini comme étant la racine carrée de la moyenne (A). Dans notre cas, la précision de la mesure est le rapport de l’écart type sur la moyenne. Nous avons pris la décision de faire nos mesures avec une précision d’environ 1 %. On en déduit la quantité de rayonnement nécessaire par l’équation suivante :

%11==

AAA

Équation 4

Ce qui signifie qu’il faut une moyenne, A, de 10 000 pour avoir une précision de 1 %. Nous devons donc déterminer l’activité afin que le récepteur reçoive au moins 10 000 rayons gamma. L’équation 5 nous permet de déterminer, théoriquement, la quantité de rayons détectés.

ρkdd eNN −= 0 Équation 5

Où

• Nd est le nombre de rayons détectés ; • N0 est le nombre de rayons émis par la source ; • k est le coefficient d’absorption massique de l’échantillon ; • d est l’épaisseur de l’échantillon traversé ; • r est la densité. de l’échantillon.

Afin de déterminer l’activité de Samarium dont nous avons besoin, nous devons partir du chiffre de 10 000 rayons gamma et remonter jusqu’à la source à l’aide des équations 5, 3 et 2. Prenons le cas de l’eau distillée dont la densité est parfaitement connue (1 g/cm3). Cet échantillon est placé dans notre colonne d’essai de diamètre moyen 15,27 cm. Son coefficient d’absorption massique k vaut 0,170 cm2/g (nous reviendrons en détail sur le calcul de ce coefficient au chapitre 6). Si l’on veut obtenir Nd = 10 000, alors on peut en déduire N0

(équation 5) :

13408610000127.15170.00 ≈== ××−− ee

NN kd

dρ

Par conséquent, la source doit émettre théoriquement un minimum de 134 086 rayons gamma en direction du récepteur. En effet, la source émet dans toutes les directions et le nombre total de rayons émis se déduit du rapport entre la surface A0 du récepteur (rayon de 1,27 cm) et la surface As de la sphère qui entoure la source (rayon de 19 cm jusqu’au récepteur) :

32

20

0

0 1012,1194

27,1 −×=××

×==

ππ

stotal AA

NN

La source doit donc émettre N0 total ≈ 120 044 754 rayons gamma. Comme on l’a dit précédemment, ces rayons gamma ne représentent qu’une proportion des tous les rayons émis (28 %). De plus, l’activité de la source étant un nombre de désintégration par seconde, il faut définir une durée pour la mesure. On choisit 10 s pour la mesure avec de l’eau. Par conséquent :


8

4287312628.010

12004475428,0

28,0 00 ≈

×=

×=⇒××=

ttotalNAtAtotalN

L’activité de la source doit donc être de 40 Mbq environ. La densité des boues que nous allons tester peut être jusqu’à deux fois supérieure à l’eau et cette augmentation de la densité nécessite que les mesures durent plus longtemps (40 s au lieu de 10 s) pour être certain d’avoir 10 000 rayons gamma. Le graphique suivant montre l’évolution de l’activité de la source en fonction de la densité avec ces nouveaux éléments :

Détermination de l'activité de la source de Samarium (Boues - mesure 40s)

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1

Densité de l'échantillon (g/cm3)

Act

ivité

(Mbq

)

Dans ce cas, on voit qu’au maximum, la source doit avoir une activité de 144 Mbq. Le permis de manipulation des sources radioactives prévoit que les sources aient une activité maximale de 40 Mbq (voir Annexe F). Si on utilise une source de 40 MBq avec une boue de densité 2 et un temps de mesure de 40s, calculons la précision de la mesure :

660 1044828,040104028,0 ⋅=××⋅=××= tAtotalN

50040110448194

27,1 62

2

00

0 =⋅×××

×=×=

ππ

totalNAAN

2783500401 227.15170.00 ≈×=×= ××−− eeNN kd

dρ

On détecte donc 2783 rayons gamma (au lieu de 10 000 ). Or, cette mesure donne une précision de 1,9 % ou ±53 rayons gamma (équation 4). On obtiendrait donc avec 2836 rayons gamma détectés (2783 + 53), une densité de 1,993, soit une erreur de 0,4 % (équation5). Nous considérons que cette erreur est acceptable et, par conséquent, nous pouvons travailler avec des sources de 40MBq afin de nous conformer au permis d’utilisation de sources radioactives.


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5. Mesures

Lorsque l’on place une colonne et son échantillon entre l’émetteur et le récepteur, on peut procéder aux essais, l’heure est notée et correspond à la référence t0. On fait une première mesure pendant un temps de 10 s et on vérifie que l’appareil capte un minimum de 10 000 rayons gamma (1000 rayons gamma/s). Comme on l’a vu au chapitre précédent, ce chiffre permet de s’assurer de la validité de la mesure (1 % de précision). Si ce n’est pas le cas, on fait une nouvelle mesure avec une fenêtre de temps plus importante (20 s, 40 s). Une fois la durée nécessaire déterminée, on procède à trois essais successifs en notant le numéro de la colonne utilisée, le type d’échantillon, l’heure de l’essai, le nombre de rayons détectés, la durée de la mesure. L’ensemble des mesures est compilé en Annexe D.

6. Résultats

Comme on l’a dit au début de ce compte-rendu, l’objectif de ce laboratoire est de vérifier la validité des mesures en comparant les résultats obtenus avec l’équation théorique 5 :

ρkdd eNN −= 0

Si on arrive à montrer graphiquement que les rayons gamma mesurés en fonction de la densité de l’échantillon suivent une courbe identique ou proche de la courbe théorique obtenue grâce à l’équation 1, alors on peut en déduire que le modèle est correct. Chaque mesure est divisée par sa durée (fenêtre de mesure) afin d’obtenir un nombre de rayonnements par seconde. On fait ensuite une moyenne des mesures pour chaque échantillon et on calcule l’écart type afin de vérifier l’homogénéité des résultats. On doit corriger chaque mesure en fonction de t0 et de l’heure à laquelle l’essai a été réalisé. Cette correction se calcule à l’aide de l’équation suivante :

t

dcorr eNN∆

×= 607.462ln

Équation 6

Où

• Ncorr est le nombre de rayons détectés corrigé ; • Nd est le nombre de rayons détectés mesuré ; • 46,7 h correspond au temps de demi-vie de la source, multiplié par 60 pour passer en

minutes ; • ∆t est le temps écoulé entre t1, l’heure de l’essai, et t0.

On voit que si ∆t correspond au temps de demi-vie (46,7 h) alors Ncorr vaut deux fois Nd. Le coefficient d’absorption massique, k, est fonction de la composition chimique de l’échantillon. Ce coefficient est une quantité de base utilisée dans les calculs de pénétration et de déposition d’énergie par des photons (rayons X, rayons gamma, …). L’eau a un coefficient k de 0,170 tandis que l’oxyde de silicium (SiO2) a un k très proche de 0,167. Étant donné la forte teneur en eau des échantillons que nous étudions, on prendra un k


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de 0,170 pour les boues. En ce qui concerne la bentonite, on considère le même k que pour les boues. Les tableaux descriptifs des coefficients k sont présentés en Annexe E. À partir de ces données, on est en mesure de tracer un premier graphique des nombres de rayons détectés, Nd et Nd corrigé, en fonction de la densité. On ajoute également, sur le même graphique, la courbe donnée par l’équation 1. Le nombre N0 est ajusté aux valeurs expérimentales obtenues pour l’eau en utilisant l’équation 1 sous la forme suivante :

ρkdd

eN

N −=0

On a donc le même point de départ pour les trois courbes. Le tableau 1 et le graphique 1 suivants présentent les résultats obtenus pour les échantillons de boues. Tableau 1 : Résultats boues

Diamètre (cm)

Type d'échantillon Mesure t Fenêtre de

mesure (sec)

Densité mesurée (g/cm3)

Nd mesuré

Nd corrigé Nd calculé

15.28 eau distillée 12968 10:17 10 1 1296.8 1296.8 1296.815.27 Boues 1 13174 10:44 40 1.55 329.3 335.0 312,715.28 Boues 2 12059 11:18 20 1.27 602.9 626.4 645,315.28 Boues 3 19485 11:09 20 1.14 974.2 1006.5 903,315.28 Boues 4 11264 11:01 10 1.07 1126.4 1157.5 1082,6


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Graphique 1 : Boues

Lab 4 juin 2002 - Boues Doyon

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

densité

Nd

Nd mesuré Nd calculé Nd corrigé

Le tableau 2 et le graphique 2 suivants présentent les résultats obtenus pour les échantillons de bentonite. Tableau 2 : Résultats Bentonite

Diamètre (cm)

Type d'échantillon

Mesure t Fenêtre de

mesure (sec)


Nd mesuré

Nd corrigé

Nd calculé

15.28 eau distillée 12968 10:17 10 1.000 1296.8 1296.8 1296.815.28 Bentonite 1 12302 11:35 10 1.014 1296.8 1291.5 1291,515.28 Bentonite 2 11610 11:40 10 1.034 1161.0 1222.4 1222,415.28 Bentonite 3 11354 11:45 10 1.055 1135.4 1199.2 1199,215.28 Bentonite 4 10889 11:51 10 1.075 1088.9 1154.3 1154,3


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Graphique 2 : Bentonite

Lab 4 juin 2002 - Bentonite

1050,0

1100,0

1150,0

1200,0

1250,0

1300,0

1350,0

0,990 1,000 1,010 1,020 1,030 1,040 1,050 1,060 1,070 1,080

densité

Nd

Nd calculé Nd mesuré Nd corrigé

7. Analyse

L’équation 1 utilisée avec les résultats obtenus pour les boues de traitement donne une courbe qui s’ajuste correctement aux courbes de Nd et Nd corrigé. Les oscillations des courbes expérimentales peuvent s’expliquer par différentes hypothèses :

• La difficulté d’homogénéiser les boues dans les chaudières et d’obtenir un mélange parfaitement uniforme afin que l’échantillon versé dans la colonne ait exactement les caractéristiques calculées ;

• La sédimentation rapide des boues dans la colonne qui crée une variation de la densité au niveau de la mesure ;

• Dans une moindre mesure, les incertitudes reliées aux appareils de mesure. On peut donc affirmer que l’utilisation d’une source de rayons gamma peut être utilisée pour mesurer la densité d’un échantillon de boue de densité maximale 1,55 g/cm3. Pour des densités plus élevées, ce qui peut se trouver dans certains cas de consolidation des boues dans une colonne de plus grande taille, le modèle peut varier et il faudrait procéder à une nouvelle vérification. Pour la bentonite, la gamme de densité mesurée est très étroite (de 1,014 à 1,075 g/cm3). Il en résulte une courbe théorique (tracée à partir de l’équation 1) plus proche d’une droite que d’une exponentielle. Il est, par conséquent, extrêmement difficile de faire un lien avec les courbes expérimentales. Cela nous amène à penser que ce type de mesure est efficace pour une précision au dixième et non au centième de g/cm3. D’autres essais avec un mélange de bentonite plus dense pourraient être réalisés afin de vérifier la validité du modèle.


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8. Conclusion

Les essais de laboratoire du 4 juin 2002 sur des boues de traitement des eaux de la mine Doyon ont permis de vérifier et de tester le montage de mesure de densité à l’aide d’une source de rayons gamma. Le montage est fiable et peut s’adapter à la colonne de 6 pieds de haut pour les essais futurs. La source de Samarium est suffisamment puissante mais nécessite certaines précautions par rapport à sa manipulation et à son stockage. Les essais sont simples et rapides à faire ce qui est un atout pour le futur. Les résultats obtenus démontrent que ce type de montage est fiable pour mesurer la densité d’une boue à partir de rayons gamma et d’une référence (de l’eau par ex.). Le principal avantage de ce procédé réside dans le fait qu’il ne perturbe pas l’échantillon, et donc, qu’il laisse la sédimentation et la consolidation s’effectuer normalement. La mise en place du système sur la colonne de 6 pieds sur laquelle on souhaite faire les mesures pour le projet est donc réalisable.


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LISTE DE REFERENCES 1. National Institute of Standards and Technology.

2. Catherine Bédard, M. A. Méthode de détermination en laboratoire des caractéristiques de sédimentation et de consolidation des boues de traitement des eaux acides. 1997. École Polytechnique de Montréal.


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ANNEXE A

TENEUR EN EAU

123 no tare119,7 g poids tare393,4 g poids sol humide + tare307,4 g poids sol sec + tare273,7 g poids sol humide 187,7 g poids sol sec

86 g poids eau45,82 W %

POROSITÉ1,55 g/cm3 Masse volumique totale1,06 g/cm3 Masse volumique sèche

1930,78 cm3 Volume total2046,46 g Masse solide

599,74 cm3 Volume solide1331,04 cm3 Volume vide

3,41 Gs0,65 n


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DENSITE RELATIVE DES GRAINSSPECIFIC GRAVITY OF SOILS

Provenance de l'échantillon: Mine DOYONSite location of sample: Boue de traitementDate: 06/06/2002

Nom du fichier / Name of file: chaire2002/jeanbaptiste/gs

Pycnomètre no Bottle no 2 5 7Masse pycnomètre + eau +sol g Mass bottle + water + soil g 729,04 733,26 724,93Température º C Temperature º C 23,9 24,0 24,0Masse pycnomètre + eau g Mass bottle + water g 683,21 685,32 677,61No tare Evaporating dish no g 15 30 99Masse de la tare + sol sec g Mass dish + dry soil g 240,73 161,94 236,74Masse de la tare g Mass dish g 175,81 94,48 169,62Masse du sol sec g Mass dry soil) g 64,92 67,46 67,12

Masse volumique de l'eau @ 20º C Solid relative density 0,99732 0,99730 0,99730Masse volumique de l'eau @ 20º C Specific grav. Of water @20ºC 0,99823 0,99823 0,99823

Densité relative Solid relative density 3,401 3,456 3,390Densité relative corrigée @ 20ºC) Specific gravity of soil @ 20ºC) 3,398 3,453 3,387

Moyenne Average 3,412


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ANNEXE B

Diamètre (mm)

Hauteur (cm)

Poids (g) Diamètre (mm)

Hauteur (cm)

152,74 31,20 1905,60 152,77 31,10152,72 31,15 152,74152,76 31,10 152,81152,74 31,10 152,77

31,14

Boues no 1

Hauteur du bas (cm)

Hauteur du haut (cm)

Masse (g) Volume (cm3)

Masse volumique

(g/cm3)10,90 20,60 2984,10 1930,78 1,5511,00 20,7011,10 20,6011,10 20,5011,03 20,60

10,54

Boues no 2

Facteur de multiplication du volume 2Volume de boues (cm3) 1930,78Volume d'eau ajouté (cm3) 1930,78Volume total (cm3) 3861,56Masse de boues (g) 2984,10Masse d'eau ajoutée (g) 1930,78Masse totale (g) 4914,88Masse volumique (g/cm3) 1,27

Boues no 3


Boues no 4



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ANNEXE C

Préparation - Bentonite

Mini-colonne 2

Diamètre (mm)

Hauteur (cm)

152,77 31,10152,74152,81152,77

Bentonite

Densité : 2,77

Mélanges

Bentonite 1 Bentonite 2 Bentonite 3 Bentonite 4Masse de bentonite (g) 39,098 100,748 162,128 223,698Volume de bentonite (cm3) 14,115 36,371 58,530 80,757Masse d'eau (g) 1833,095 1833,095 1833,095 1833,095Volume d'eau (cm3) 1833,095 1833,095 1833,095 1833,095Masse totale (g) 1872,193 1933,843 1995,223 2056,793Volume total (cm3) 1847,210 1869,466 1891,625 1913,852Densité du mélange (g/cm3) 1,014 1,034 1,055 1,075


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ANNEXE D

No Essai No Colonne

Type d'échantillon

Mesure t Fenêtre de mesure

(sec)


Observation

1 2 eau distillée 12814 10:16 10 1,0002 2 eau distillée 13134 10:17 10 1,0003 2 eau distillée 12955 10:18 10 1,0004 1 Boues 1 3208 10:40 10 1,5505 1 Boues 1 3310 10:41 10 1,5506 1 Boues 1 13199 10:42 40 1,5507 1 Boues 1 13153 10:44 40 1,5508 1 Boues 1 13169 10:48 40 1,5509 2 Boues 4 46321 10:58 40 1,07010 2 Boues 4 11449 10:59 10 1,070 0,5 cm de sédimentation11 2 Boues 4 11336 11:01 10 1,07012 2 Boues 4 11196 11:02 10 1,07013 2 Boues 4 11076 11:02 10 1,070 0,5 cm de sédimentation14 2 Boues 3 9590 11:08 10 1,14015 2 Boues 3 19527 11:09 20 1,14016 2 Boues 3 19419 11:10 20 1,14017 2 Boues 3 19508 11:10 20 1,14018 2 Boues 3 9825 11:11 10 1,140 1,0 cm de sédimentation19 2 Boues 3 9751 11:11 10 1,140 1,0 cm de sédimentation20 2 Boues 3 9755 11:11 10 1,140 1,2 cm de sédimentation21 2 Boues 2 6009 11:18 10 1,27022 2 Boues 2 12086 11:18 20 1,27023 2 Boues 2 11980 11:19 20 1,27024 2 Boues 2 12110 11:19 20 1,27025 2 Bentonite 1 12413 11:35 10 1,01426 2 Bentonite 1 12149 11:36 10 1,01427 2 Bentonite 1 12344 11:36 10 1,01428 2 Bentonite 2 11463 11:40 10 1,03429 2 Bentonite 2 11719 11:40 10 1,03430 2 Bentonite 2 11647 11:41 10 1,03431 2 Bentonite 3 11235 11:45 10 1,05532 2 Bentonite 3 11387 11:45 10 1,05533 2 Bentonite 3 11440 11:46 10 1,05534 2 Bentonite 4 10831 11:51 10 1,07535 2 Bentonite 4 10855 11:51 10 1,07536 2 Bentonite 4 10981 11:52 10 1,075


20

ANNEXE E Les tables de coefficient d’absorption massique (voir pages suivantes) donnent des valeurs de k pour plusieurs niveaux d’énergie (). On obtient le coefficient pour le niveau d’énergie du Samarium (103 keV) par interpolation. On observe que l’eau (H2O) et l’oxyde de silicium (SiO2) ont des coefficients k très proches. Par conséquent, étant donné la teneur en eau des boues analysées, on utilisera 0,169 cm2/g.

K (cm2/g)100 150 103

H 0,2944 0,2651 0,2926O 0,1551 0,1361 0,1540Si 0,1835 0,1448 0,1812

H2O 0,169SiO2 0,167

K= 0,169

Énergie (keV)

Les graphiques et tableaux suivants présentent les valeurs de coefficient d’atténuation massique, µ/ , ainsi que le coefficient d’absorption énergétique massique, µen/ , pour des énergies de photon de 1 keV à 20 MeV.


21

HYDROGÈNE Z = 1

Energie / en/ (MeV) (cm2/g) (cm2/g)

1,00000E-03 7,217E+00 6,820E+00 1,50000E-03 2,148E+00 1,752E+00 2,00000E-03 1,059E+00 6,643E-01 3,00000E-03 5,612E-01 1,693E-01 4,00000E-03 4,546E-01 6,549E-02 5,00000E-03 4,193E-01 3,278E-02 6,00000E-03 4,042E-01 1,996E-02 8,00000E-03 3,914E-01 1,160E-02 1,00000E-02 3,854E-01 9,849E-03 1,50000E-02 3,764E-01 1,102E-02 2,00000E-02 3,695E-01 1,355E-02 3,00000E-02 3,570E-01 1,863E-02 4,00000E-02 3,458E-01 2,315E-02 5,00000E-02 3,355E-01 2,709E-02 6,00000E-02 3,260E-0 3,053E-02 8,00000E-02 3,091E-01 3,620E-02 1,00000E-01 2,944E-01 4,063E-02 1,50000E-01 2,651E-01 4,813E-02 2,00000E-01 2,429E-01 5,254E-02 3,00000E-01 2,112E-01 5,695E-02 4,00000E-01 1,893E-01 5,860E-02 5,00000E-01 1,729E-01 5,900E-02 6,00000E-01 1,599E-01 5,875E-02 8,00000E-01 1,405E-01 5,739E-02 1,00000E+00 1,263E-01 5,556E-02 1,25000E+00 1,129E-01 5,311E-02 1,50000E+00 1,027E-01 5,075E-02 2,00000E+00 8,769E-02 4,650E-02 3,00000E+00 6,921E-02 3,992E-02 4,00000E+00 5,806E-02 3,523E-02 5,00000E+00 5,049E-02 3,174E-02 6,00000E+00 4,498E-02 2,905E-02 8,00000E+00 3,746E-02 2,515E-02 1,00000E+01 3,254E-02 2,247E-02 1,50000E+01 2,539E-02 1,837E-02 2,00000E+01 2,153E-02 1,606E-02


22


23

OXYGÈNE Z = 8


1,00000E-03 4,590E+03 4,576E+03 1,50000E-03 1,549E+03 1,545E+03 2,00000E-03 6,949E+02 6,926E+02 3,00000E-03 2,171E+02 2,158E+02 4,00000E-03 9,315E+01 9,221E+01 5,00000E-03 4,790E+01 4,715E+01 6,00000E-03 2,770E+01 2,708E+01 8,00000E-03 1,163E+01 1,116E+01 1,00000E-02 5,952E+00 5,565E+00 1,50000E-02 1,836E+00 1,545E+00 2,00000E-02 8,651E-01 6,179E-01 3,00000E-02 3,779E-01 1,729E-01 4,00000E-02 2,585E-01 7,530E-02 5,00000E-02 2,132E-01 4,414E-02 6,00000E-02 1,907E-01 3,207E-02 8,00000E-02 1,678E-01 2,468E-02 1,00000E-01 1,551E-01 2,355E-02 1,50000E-01 1,361E-01 2,506E-02 2,00000E-01 1,237E-01 2,679E-02 3,00000E-01 1,070E-01 2,877E-02 4,00000E-01 9,566E-02 2,953E-02 5,00000E-01 8,729E-02 2,971E-02 6,00000E-01 8,070E-02 2,957E-02 8,00000E-01 7,087E-02 2,887E-02 1,00000E+00 6,372E-02 2,794E-02 1,25000E+00 5,697E-02 2,669E-02 1,50000E+00 5,185E-02 2,551E-02 2,00000E+00 4,459E-02 2,350E-02 3,00000E+00 3,597E-02 2,066E-02 4,00000E+00 3,100E-02 1,882E-02 5,00000E+00 2,777E-02 1,757E-02 6,00000E+00 2,552E-02 1,668E-02 8,00000E+00 2,263E-02 1,553E-02 1,00000E+01 2,089E-02 1,483E-02 1,50000E+01 1,866E-02 1,396E-02 2,00000E+01 1,770E-02 1,360E-02


24


25

SILICIUM Z = 14


1,00000E-03 1,570E+03 1,567E+03 1,50000E-03 5,355E+02 5,331E+02 1,83890E-03 3,092E+02 3,070E+02 1,83890E-03 3,192E+03 3,059E+03 2,00000E-03 2,777E+03 2,669E+03 3,00000E-03 9,784E+02 9,516E+02 4,00000E-03 4,529E+02 4,427E+02 5,00000E-03 2,450E+02 2,400E+02 6,00000E-03 1,470E+02 1,439E+02 8,00000E-03 6,468E+01 6,313E+01 1,00000E-02 3,389E+01 3,289E+01 1,50000E-02 1,034E+01 9,794E+00 2,00000E-02 4,464E+00 4,076E+00 3,00000E-02 1,436E+00 1,164E+00 4,00000E-02 7,012E-01 4,782E-01 5,00000E-02 4,385E-01 2,430E-01 6,00000E-02 3,207E-01 1,434E-01 8,00000E-02 2,228E-01 6,896E-02 1,00000E-01 1,835E-01 4,513E-02 1,50000E-01 1,448E-01 3,086E-02 2,00000E-01 1,275E-01 2,905E-02 3,00000E-01 1,082E-01 2,932E-02 4,00000E-01 9,614E-02 2,968E-02 5,00000E-01 8,748E-02 2,971E-02 6,00000E-01 8,077E-02 2,951E-02 8,00000E-01 7,082E-02 2,875E-02 1,00000E+00 6,361E-02 2,778E-02 1,25000E+00 5,688E-02 2,652E-02 1,50000E+00 5,183E-02 2,535E-02 2,00000E+00 4,480E-02 2,345E-02 3,00000E+00 3,678E-02 2,101E-02 4,00000E+00 3,240E-02 1,963E-02 5,00000E+00 2,967E-02 1,878E-02 6,00000E+00 2,788E-02 1,827E-02 8,00000E+00 2,574E-02 1,773E-02 1,00000E+01 2,462E-02 1,753E-02 1,50000E+01 2,352E-02 1,746E-02 2,00000E+01 2,338E-02 1,757E-02


26


27

Mardi 4 juin 2002 t0= 10:17

No Colonne Type d'échantillon


(sec)


Observations Nd/s Nd corr /s Écart type

2 eau distillée 12814 10:16 10 1,002 eau distillée 13134 10:17 10 1,002 eau distillée 12955 10:18 10 1,002 eau distillée 12968 10:17 10 1,00 1296,8 1296,8 130,92 Boues 4 11449 10:59 10 1,07 0.5 cm de sédimentation2 Boues 4 11336 11:01 10 1,072 Boues 4 11196 11:02 10 1,072 Boues 4 11076 11:02 10 1,07 0.5 cm de sédimentation2 Boues 4 11264 11:01 10 1,07 1126,4 1157,5 140,92 Boues 3 19527 11:09 20 1,142 Boues 3 19419 11:10 20 1,142 Boues 3 19508 11:10 20 1,142 Boues 3 19485 11:09 20 1,14 974,2 1006,5 47,12 Boues 2 12086 11:18 20 1,272 Boues 2 11980 11:19 20 1,272 Boues 2 12110 11:19 20 1,272 Boues 2 12059 11:18 20 1,27 602,9 626,4 56,51 Boues 1 13199 10:42 40 1,551 Boues 1 13153 10:44 40 1,551 Boues 1 13169 10:48 40 1,551 Boues 1 13174 10:44 40 1,55 329,3 335,0 19,1

Mardi 4 juin 2002 t0= 10:17

No Colonne

Type d'échantillon


(sec)


Observations Nd/s Nd corr /s Écart type

2 Bentonite 1 12413 11:35 10 1,0142 Bentonite 1 12149 11:36 10 1,0142 Bentonite 1 12344 11:36 10 1,0142 Bentonite 1 12302 11:35 10 1,014 1230,2 1291,5 111,82 Bentonite 2 11463 11:40 10 1,0342 Bentonite 2 11719 11:40 10 1,0342 Bentonite 2 11647 11:41 10 1,0342 Bentonite 2 11610 11:40 10 1,034 1161,0 1222,4 107,82 Bentonite 3 11235 11:45 10 1,0552 Bentonite 3 11387 11:45 10 1,0552 Bentonite 3 11440 11:46 10 1,0552 Bentonite 3 11354 11:45 10 1,055 1135,4 1199,2 86,92 Bentonite 4 10831 11:51 10 1,0752 Bentonite 4 10855 11:51 10 1,0752 Bentonite 4 10981 11:52 10 1,0752 Bentonite 4 10889 11:51 10 1,075 1088,9 1154,3 65,82 eau distillée 12814 10:16 10 1,0002 eau distillée 13134 10:17 10 1,0002 eau distillée 12955 10:18 10 1,0002 eau distillée 12968 10:17 10 1,000 1296,8 1296,8 130,9


28

ANNEXE F

Permis de manipulation

Type d’expérience : Mesure de densité de boues de traitement des eaux à l’aide d’une source radioactive, Responsable des expériences : Jean-Baptiste Dromer, étudiant, Professeurs responsables : Michel Aubertin (#4046) / Greg Kennedy (#4780) N° local : A351,9 Date début prévue : 1er mars 2002 Date fin prévue : Indéterminée (2 ans) Sources utilisées : SM-153, période 47 h, Chaque source aura une activité maximale de 40 MBq, et nous aurons en notre possession un maximum de 2 sources, Donc, limite de possession = 80 MBq, Nombre de personnes pour les manipulations : 3 (Jean-Baptiste Dromer, étudiant – Etienne Bélanger (#4938), technicien – Antonio Gatien (#4938), technicien) Infos supplémentaires : les sources seront préparées et éliminées par le laboratoire de Greg Kennedy,

Documents

Mesure de densité par rayons gamma, tests et validation rendu_lab... · Compte-rendu de laboratoire ... • k est le coefficient d’absorption massique de l ... (nous reviendrons