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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la reproduction de l’article intitulé « Radioactivité : les LHF aptes pour la construction », extrait de la revue Laitiers sidérurgiques n° 109, juin 2018, avec l’aimable autorisation du Centre technique et de promotion des laitiers sidérurgiques (http://www.ctpl.info).
RÉSUMÉ
Le seuil du taux de radioactivité naturelle dans un matériau de construction introduit par la directive 2013/59 Euratom est remarquablement bas et peut impacter le marquage des laitiers de haut fourneau (LHF). La spectrométrie gamma, habituellement utilisée, engendre des incertitudes trop élevées pour aider à la prise de décision. Cet article décrit la méthode développée par SUBATECH basée sur la norme NF ISO 18589-3. Elle a été appliquée sur les LHF produits en Europe par ArcelorMittal, à travers un échantillonnage dans différentes usines et une étude sur le long terme dans une usine. Il a été démontré que les LHF pouvaient être marqués librement comme matériaux de construction même utilisés purs.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre Gaujé : ARCELOR MITTAL, Global Research and Development, Maizières Process, - Maizières-lès-Metz, France
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François HANROT : ArcelorMittal, European Procurement Organisation – By-Products Sales, Luxembourg
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Marcel BANDOMBELE MOKILI : Laboratoire SUBATECH, UMR 6457, Institut Mines-Télécom Atlantique, IN2P3/CNRS, Université de Nantes, France
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Mickaël BAILLY : Laboratoire SUBATECH, UMR 6457, Institut Mines-Télécom Atlantique, IN2P3/CNRS, Université de Nantes, France
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Isabelle DENIAU : Laboratoire SUBATECH, UMR 6457, Institut Mines-Télécom Atlantique, IN2P3/CNRS, Université de Nantes, France
INTRODUCTION
Points clés
Domaine : Métallurgie
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Spectrométrie gamma
Domaines d’application : Construction
Principaux acteurs français :
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Pôles de compétitivité : laboratoire SUBATECH, Centre Technique et de Promotion des Laitiers, IRSN.
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Industriels : ArcelorMittal.
La régulation sur la radioprotection a été modifiée dans l'Union européenne. Les problèmes en relation avec la radioactivité naturelle sont amenés à être pris en compte plus rigoureusement. Les matériaux de construction feront en particulier l’objet de réglementations spécifiques dans le but de limiter les doses reçues par les occupants des bâtiments.
Les laitiers de haut fourneau contiennent de la radioactivité naturelle, ils peuvent être qualifiés de matière première dont la concentration en radionucléides a été accrue par un procédé industriel (TENORM : Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Materials).
Ainsi, leur utilisation en tant que matériaux de construction pourrait être limitée par les nouvelles réglementations. Cependant, les activités des laitiers sont basses et, par conséquent, difficiles à mesurer. Les valeurs disponibles ne permettent pas la prise de décisions fiables quant à leur employabilité comme matériaux de construction.
L’étude présentée dans cet article a été réalisée par ArcelorMittal en collaboration avec SUBATECH pour mieux cerner le problème, améliorer la qualité des mesures et, avant tout, accumuler suffisamment de mesures fiables pour établir l’employabilité des laitiers de haut fourneau en tant que matériaux de construction.
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2. Méthodes pour mesurer la radioactivité naturelle contenue dans les matériaux de construction
Les activités massiques contenues dans les matériaux de construction sont faibles, par conséquent obtenir des mesures précises demeure délicat.
2.1 Spectrométrie gamma classique
Habituellement, la détermination des trois isotopes utilisés pour calculer l’index est réalisée (par spectrométrie gamma) sur un échantillon. Avec cette technique, le résultat obtenu pour l’index I montre une séparation claire entre les matériaux naturels les plus communs et ceux obtenus par recyclage en provenance d’un process industriel : cendres volantes de charbon, phosphogypse, laitier de haut fourneau. Le tableau 1 reproduit les valeurs collectées par la publication RP112. On peut considérer que si la valeur unitaire de l’index est prise comme la limite du marquage sans restriction, les produits recyclés ne peuvent être marqués librement sur la base de ces mesures.
Dans le cas des laitiers de haut fourneau, la spectrométrie gamma est relativement imprécise, en raison des faibles taux d’émission des raies gamma utilisées pour la détermination, et également de par les interférences avec les raies émises par les autres isotopes. En particulier, la détermination du contenu en radium 226Ra est sujette à une incertitude élevée associée à une importante sur évaluation.
HAUT DE PAGE2.2 Spectrométrie gamma avec recroissance
La figure 1 illustre la chaîne radioactive de l’uranium 238U, une des chaînes naturelles avec celle du thorium 232Th et celle de l’uranium 235U. Chaque isotope dans la chaîne se désintègre en produisant un isotope de désintégration, qui se désintègre à son tour… jusqu’à la forme stable du plomb 206Pb, avec une période spécifique, indiquée en année (a/y), jours (j/d), heures (h), minutes (min) et secondes (s) sur la figure.
Pour un matériau naturel au repos, la chaîne est définie comme étant en équilibre séculaire. Les activités de chaque isotope sont identiques.
Pour un matériau recyclé, les isotopes se comportent différemment dans le process industriel en relation avec leurs...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Laitiers de haut-fourneau – Origine, production et caractéristiques.
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Laitiers de haut-fourneau – Recommandations techniques et environnementales.
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Comportement environnemental d’un laitier LD d’aciérie de conversion en génie civil.
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ICP-MS : couplage plasma induit par haute fréquence – Spectrométrie de masse.
NORMES
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« Mesurage de la radioactivité dans l’environnement-Sol – Partie 3 : méthode d’essai des radionucléides émetteurs gamma par spectrométrie gamma ». - NF EN ISO 18589-3 - mars 2018
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« Qualité de l'eau – Application de la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS) – Partie 2 : dosage des éléments sélectionnés y compris les isotopes d'uranium ». - NF EN ISO 17294-2 - octobre 2016
ANNEXES
Directive 2013/59/Euratom du Conseil du 5 décembre 2013 fixant les normes de base relatives à la protection sanitaire contre les dangers résultant de l'exposition aux rayonnements ionisants et abrogeant les directives 89/618/Euratom, 90/641/Euratom, 96/29/Euratom, 97/43/Euratom et 2003/122/Euratom.
Règlement RP112 : les principes de radioprotection concernant la radioactivité naturelle des matériaux de construction.
Ordonnance n° 2016-128 du 10 février 2016 portant diverses dispositions en matière nucléaire.
Décret n° 2018-434 du 4 juin 2018 portant diverses dispositions en matière nucléaire.
Décret n° 2018-437 du 4 juin 2018 relatif à la protection des travailleurs contre les risques dus aux rayonnements ionisants.
Décret n° 2018-438 du 4 juin 2018 relatif à la protection contre les risques dus aux rayonnements ionisants auxquels sont soumis certains travailleurs.
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