SharePoint
Aide
Faire avancer la sûreté nucléaire

La Recherchev2

Publications

Surface des particules nanostructurées dispersées dans l'air : dispositif expérimental et méthodologie


Fermer

Authentification

Email :

Mot de passe :


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 >

Unité de recherche > IRSN/DSU/SERAC/LPMA

Auteurs > BAU Sébastien, GENSDARMES François, THOMAS Dominique, WITSCHGER Olivier

Date de publication > 17/01/2008

Résumé

Les particules nanostructurées (PNs) sont des particules dont les éléments constitutifs ont au moins une dimension inférieure à 100 nm. Dès lors, cette dimension nanométrique peut influencer leurs propriétés physiques, chimiques et/ou biologiques. De nombreux éléments témoignent d'effets toxiques particuliers liés aux propriétés de ces PNs, c'est pourquoi la question du risque pour la santé lié à leur inhalation est source de nombreux travaux. Si à ce jour aucun des trois indicateurs d'exposition (masse, surface, nombre) ne fait l'objet d'un consensus, il semble crucial de s'attacher au développement de moyens de mesure de la surface des PNs en suspension dans l'air. En effet, il n'existe pas de méthode qui soit adaptée à la caractérisation des expositions professionnelles. Ainsi, l'objectif de ce travail est d'identifier, de développer et de valider une (ou des) méthode(s) de mesure de la surface des PNs dispersées dans l'air. La maîtrise de la génération de PNs test étant un point clé, un banc expérimental a été spécialement conçu et caractérisé. Il comporte quatre éléments essentiels : un générateur de PNs (PALAS GFG-1000) basé sur la décharge électrique entre deux électrodes, un système de génération d'ions bipolaires (TOPAS EAN 581), un four à haute température (VECSTAR VTF7) et un volume de vieillissement (volume de 4 litres environ). Une première série d'essais a consisté à déterminer la distribution granulométrique de l'aérosol test pour différentes électrodes (cuivre, aluminium et carbone). Les mesures ont été effectuées à l'aide d'instruments adaptés au domaine de taille submicronique (TSIFMPS et SMPS). Outre la fréquence de décharge électrique imposée sur le générateur (variant entre 0 et 300 Hz), les résultats montrent que la nature chimique a une influence importante sur la taille moyenne des PNs produites. Cette dernière varie entre quelques nanomètres pour les PNs de cuivre à plus d'une centaine de nanomètres pour les PNs de carbone. Une deuxième série d'essais a été conduite en vue d'évaluer la fraction électriquement neutre des PNs produites. Celle-ci a été réalisée à l'aide d'un dispositif spécifique intégrant un SMEC (Spectromètre de Mobilité Electrique Circulaire). Les résultats indiquent que cette fraction neutre est supérieure à 90 % dans les différentes configurations testées pour les PNs de cuivre et d'aluminium. En revanche il n'en est pas de même dans le cas du carbone, dont la fraction neutre décroît sensiblement avec la fréquence de décharge électrique, et passe de 90 à 50 %. Cette variation est corrélée à l'évolution de la distribution granulométrique de l'aérosol. En parallèle, un travail théorique et expérimental a b.û e,.\,'UJé ~T..i — qualifier une méthode de la mesure de la surface des PNs alternative à celle habituellement mise en ½uvre dans les études de toxicologie (technique BET), qui n'est pas adaptée au cas des aérosols de PNs. La méthode alternative est basée sur une analyse de clichés de PNs obtenus par microscopie électronique à transmission (MET), et intègre plusieurs paramètres caractéristiques tels que la taille des particules primaires, la dimension fractale ainsi que le coefficient de recouvrement. Cette méthode permet d'aboutir à la surface spécifique (qui s'exprime en m2/g) des PNs, ce qui permet une comparaison directe à un résultat d'analyse BET. Les résultats obtenus sur un échantillon de magnétite (Fe3O4) montrent une bonne concordance entre les deux méthodes, l'écart relatif étant de 14 %. Il semble que l'approche proposée, basée sur l'analyse d'images, pourrait constituer une méthode de référence de mesure de la surface plus adaptée aux aérosols de PNs. Dans cette communication, nous nous attacherons à la description du banc d'essais et à sa caractérisation, ainsi qu'à la qualification de la méthode de référence. Par ailleurs, des premiers résultats expérimentaux d'intercomparaison des différentes techniques disponibles au laboratoire présentés.