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Détermination expérimentale du coefficient de rabattement des aérosols par la pluie : comparaison modèles/mesures


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Titre du congrès :CFA 2007/2008 - 23ème Congrès Français sur les Aérosols
Ville du congrès :Paris
Date du congrès :16/01/2008

Type de document > *Congrès/colloque

Mots clés > aérosols-physique, coefficient de rabattement, pluie

Unité de recherche > IRSN/DEI/SECRE/LRC

Auteurs > GERMAIN Pierre, HEBERT Didier, MARO Denis, VENDEL Florian

Date de publication > 17/01/2008

Résumé

Le rabattement des aérosols atmosphériques par les gouttes de pluie joue un rôle prépondérant dans la qualité de l'air. Les gouttes de pluie, en tombant, entrent en contact avec les aérosols et les collectent selon trois mécanismes : la diffusion brownienne, l'interception et l'impaction. L'efficacité avec laquelle sont collectées les particules est donnée par le coefficient de rabattement : Λ (s-1). Ce dernier dépend de nombreux facteurs externes telles que la distribution en taille des aérosols, la granulométrie des gouttes de pluie et les propriétés chimiques des particules. L'étude du coefficient de rabattement des aérosols par les gouttes de pluie reste un domaine de recherche qui a été peu étudié directement dans l'environnement. Pour des besoins opérationnels de sûreté, l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire) utilise un coefficient de rabattement constant de 10-4 s-1 dans ses modèles de calcul de transferts atmosphériques de polluant. De plus, de très nombreux modèles, existant dans la littérature, permettent aussi de calculer ce coefficient. L'objectif de cette étude est d'évaluer les incertitudes existantes sur le coefficient de rabattement en comparant les résultats des différents modèles entre eux puis avec les résultats de mesures expérimentales in situ du Λ. Le protocole expérimental se résume par l'utilisation en parallèle d'un ELPI (Electrical Low Pressure Impactor) et d'un pluviomètre à bascule. L'ELPI donne au cours du temps la concentration des particules par gammes granulométriques et son couplage avec le pluviomètre donne l'évolution du nombre de particules durant un épisode pluvieux. Ceci permet le calcul du coefficient de rabattement en fonction de la taille des particules et de la pluviométrie. Des campagnes de mesures ont été effectuées au Laboratoire de Radioécologie de Cherbourg-Octeville (IRSN/LRC) entre janvier 2007 et mai 2007. Les coefficients de rabattement obtenus sont compris entre 10-4 et 10-3 s-1 pour des pluviométries allant de 0,3 à 12 mm/h pour des particules submicroniques. La comparaison entre ces résultats issus des mesures et les modèles met en évidence une évolution cohérente des modèles de calculs du coefficient de rabattement avec la pluviométrie et la granulométrie des aérosols. Par contre, les modèles étudiés sous estiment les mesures de deux ordres de grandeurs et la valeur de 10-4 s-1 utilisée pour les études de sûreté serait légèrement sous estimée pour les fortes pluviométries. Ces résultats ont été obtenus par une série d'expérience effectuée à Cherbourg-Octeville, il est donc nécessaire, par la suite, de développer d'autres campagnes de mesure dans des lieux et des conditions environnementales différents afin d'élargir le champ d'investigation.