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Les processus de charge électrique : - Des aérosols non radioactifs en milieu fortement ionisé, - Des aérosols radioactifs artificiels émetteurs beta.


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François Gensdarmes, thèse de la Faculté des sciences de Créteil, soutenue le 11 juillet 2000.

Résumé

Les propriétés électriques des aérosols influencent fortement leur transport et leur dépôt dans une enceinte. En présence de petits ions bipolaires, on considère généralement que leur charge électrique est globalement nulle. Or plusieurs théories montrent que ce n'est pas le cas dans les milieux fortement ionisés, ou bien d'aérosols radioactifs. De telles situations peuvent être rencontrées dans l'hypothèse d'un accident grave touchant une installation nucléaire. Dans le cadre des études de sûreté menées à l'irsn, notre objectif est d'étudier les propriétés électriques des aérosols en milieu fortement ionisé, ainsi que celles des aérosols radioactifs artificiels, afin de valider les théories existantes. Pour cela, nous avons réalisé un dispositif expérimental permettant de mesurer la distribution des charges électriques d'un aérosol non radioactif soumis à une forte irradiation gamma, de l'ordre de 10 4 Gy/h. Notre dispositif permet également d'étudier les ions produits dans un tel milieu. Nos résultats montrent une variation de la charge électrique de l'aérosol en milieu fortement ionisé. Elle augmente (algébriquement) avec la dose de rayonnement reçue. Nous relions cette variation à celle des ions présents dans le gaz, ceci conformément aux modèles théoriques, bien qu'ils surestiment légèrement nos résultats. Dans le cas des aérosols radioactifs, nous avons conçu et réalisé un dispositif expérimental original, permettant d'étudier la distribution des charges électriques d'aérosols de 137 Cs. Nos résultats montrent que la charge électrique dépend fortement des conditions d'évolution dans une enceinte. En effet, nous mettons en évidence un auto-chargement important lorsque les particules radioactives sont échantillonnées dans un milieu non "infini". Nos résultats sont qualitativement en accord avec le modèle théorique, qui néanmoins, sous-estime notablement l'auto-chargement, du fait des effets de paroi qui ne sont pas pris en compte.