Matériaux irradiés-Application en Dosimétrie Nucléaire

Résumé : Dans toutes les applications industrielles du radiotraitement, le contrôle et la précision du dépôt de dose sont d’une extrême importance, il est indispensable de développer des systèmes dosimétriques permettant l’amélioration du contrôle des procédés, tant au niveau des paramètres physiques de l’irradiateur qu’au niveau du produit lui même. Presque tous les systèmes dosimétriques présentent quelques inconvénients limitables pour leur usage. Un système dosimétrique pour l'industrie doit être facile à utiliser, rapide à mesurer et à coût réduit. Parmi ces systèmes dosimétriques, le système RPE/Alanine est reconnu internationalement comme étant une méthode de référence en métrologie des rayonnements ionisants. Cette technique est généralement employée grâce à son domaine de mesure étendue,son incertitude relativement peu élevée et sa mesure non destructive. Cependant, son coût élevé réduit son utilisation dans les applications de routine. C’est dans ce contexte que se situe le présent travail d’habilitation qui a pour objectif d’étudier la sensibilité aux rayonnements ionisants de plusieurs matériaux organiques et inorganiques tels que le saccharose, le polyéthylène et des verres silicatés en vue de développer des nouveaux systèmes dosimétriques simples, précis, stables et peu coûteux. Dans la première partie, un verre silicaté commercial a été étudié par thermoluminescence afin d'évaluer son potentiel comme matériau sensible au rayonnement gamma en vue d’application dosimétrique. Nous avons d’examiner en particulier l’effet du dopage du verre au cuivre par la technique des échanges ioniques Cu-Na pour différentes concentrations et plusieurs conditions de dopage sur sa sensibilité thermoluminescente sur une très large gamme de doses allant de 10 mGy jusqu'à 100 kGy. Nous avons aussi essayé d’expliquer l’origine de la thermoluminescence observée en exploitant les spectres RPE des échantillons dopés et non dopés. La présente étude a indiqué que la réponse thermoluminescente de ce type de verre aux rayons γ peut être raisonnablement bien mesurée dans la gamme 0,001-100 kGy. Les essais effectués sur ce type de verre ont montrés ses bonnes performances à condition que les dimensions et les masses des échantillons soient optimisées. Ce type de matériau pourrait être employé comme dosimètre des faibles doses (quelques Gray) en dosimétrie clinique et pour déterminer avec précision la dose de transit des installations d’irradiations. Dans la deuxième partie, nous avons étudié, par deux techniques de caractérisation, spectroscopies RPE et FTIR, la nature, la formation et la décroissance des différents radicaux libres et bandes d’absorption optiques radio-induits. Les résultats RPE montrent que l'augmentation de la dose affecte le nombre des radicaux libres. Ce nombre croît lorsque la dose augmente. On a constaté que le radical Alkyle n’est pas stable à la température ambiante. Avec le temps seul le radical Peroxyde persiste. Ce radical ainsi formé est un bon candidat pour un dosimètre de transfert, mais le temps très long pour le stabiliser reste un inconvénient. Cependant, nous avons trouvé que le radical Peroxyde est totalement séparable après un recuit de 20 minutes à 100°C. La répétabilité des mesures de la hauteur pic à pic la dérivée du signal RPE normalisée à la masse des deux radicaux Alkyle et Peroxyde a été prouvée. Les valeurs des coefficients de variation ont été trouvées très proches de celle du système dosimétrique secondaire Alanine/RPE (0,5%). Les résultats FTIR montrent une réponse linéaire, pour les deux signaux détectés : transvinylène FTIR à 965 cm-1 et cétone de carbonyle FTIR à 1716 cm-1. Cependant la sensibilité des signaux FTIR dépend de l’atmosphère d’irradiation. En effet, Le signal de transvinylène est plus sensible dans l’azote tandis que le signal de cétone est plus sensible dans l’air. Les signaux FTIR montrent une forte dépendance au débit de dose lorsque l’irradiation s’effectue avec des rayons gamma à un débit de dose beaucoup plus bas que ceux fournis par les faisceaux d'électrons accélérés. Donc un étalonnage pour chaque type de rayonnement est obligatoire.Nous avons constaté que les changements post-irradiation des signaux FTIR sont très faibles ou insignifiantes par rapport aux dosimètres commerciaux. La présente étude a indiqué que la réponse de ce type de matériau aux rayons γ et aux électrons accélérés peut être raisonnablement bien mesurée dans une large gamme de dose. Ce matériau est fiable comme dosimètre et peut être employé en dosimétrie de routine et/ou de transfert.
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Habilitation à diriger des recherches
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Contributor : Khaled Farah <>
Submitted on : Saturday, June 8, 2019 - 10:54:40 AM
Last modification on : Wednesday, June 12, 2019 - 10:32:10 AM

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Kh. Farah. Matériaux irradiés-Application en Dosimétrie Nucléaire. Instrumentations et Détecteurs [physics.ins-det]. Université de Monastir, Faculté des Sciences de Monastir-Tunisie, 2014. ⟨tel-02151393⟩

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