Radioactivité expérimentale

[physicus]

Bonjour,

Avec Atomik Ike et Fission-Physicus , nous vous présentons deux manips expérimentales pour observer avec les mains la radioactivité

- première expérience : une chambre d'ionisation qui marche pour de vrai, avec du vrai radon bien frais et de la vraie physique dedant
http://physicus.free.fr/premiere_S/1S-CHAP-08-radioact-reac-nuc.php

- deuxième expérience: une chambre à brouillard avec un budget de cost killer, sans carbo glace ni Peltier, bientôt sur vos écrans dès que j'aurai le temps de rédiger un p'tit truc.

Le coté sympa de la première expérience : on montre d'abord aux 1ereS la détection de charges électriques (verre/plastique) , puis on injecte de l'air dans la chambre d'ionisation (rien ne se passe) puis c'est le tour du radon (et là , y a quelque chose de bien visible). On introduit alors un des principaux effet de la radioactivité : l'ionisation due au passage de particules à haute énergie dans un milieu ... et c'est d'ailleurs pour ça que c'est dangereux.

Ici, pour le radon, c'est juste de la radioactivité alpha (très vite stoppée en quelques mm d'air) et le radon est un gaz très dense, qui coule très vite vers le sol (on ne le respire pas à moins de sniffer la seringue ...).

[znamrv]

great !
Vous proposeriez pas une formation ?
Si oui je m'inscris !

[glwpatton]

Etant nouvel inscrit je commence par un bonjour de rigueur !

A lire différents topics sur le forum, la problématique de l'enseignement de la radioactivité est complexe. Chose largement compréhensible !
Partant de ce constat, je suis en train de développer un instrument de mesure avec un large volet pédagogique pour venir en soutient des enseignants.

L'instrument typique pour la mesure de radioactivité est aujourd'hui le compteur Geiger (exemple), avec un afficheur succinct, peu d'informations et une documentation complexe, impossible à mettre entre les mains d'un élève.
Les alternatives sont soit très chers, soit passent par un développement "fait maison" tel que le beau projet de Physicus deux post plus haut.

La solution que je propose est un instrument permettant des mesures plus détaillées: le comptage de particule (Becquerels = coups par secondes), le calcul de dose (donc le niveau de danger), et l'identification de l'origine de la radioactivité (radon, uranium, potassium, ...).
Un logiciel serait couplé à l'instrument pour permettre une vulgarisation de l'information, un travail pédagogique est en cours sur la présentation des résultats, et nous pensons mettre en place via le logiciel des protocoles expérimentaux utilisable en TP.

Un tel instrument vous semble-t-il intéressant?
Je suis encore qu'au début du projet, toute suggestion est la bienvenue pour que le futur produit réponde à vos attentes!

[virgule]

Bonjour.
Help!
nous avons essayé de réaliser une chambre à brouillard dans mon lycée, le dispositif est assez semblable à celui décrit sur le site physicus, j'ai aussi lu d'autres articles qui allaient vers les mêmes dispositifs... mais nous n'avons pas réussi à observer de particules.
Nous n'avons pas obtenu un brouillard, mais une très fine pluie d'alcool iso propylique qui se forme près du fond froid du dispositif.

J'ai l'impression que nous produisons un courant d'alcool trop important, qui génère une pluie plutôt qu'un brouillard, et de l'alcool sur saturé, je voulais donc réessayer avec une différence de température moins importante : peut être mettre de l'eau à 50°C en haut.

auriez vous des conseils à me donner?

Merci

[physicus]

Bonjour,

- le gradient de température doit être important
- le dispositif testé d'après l'article

"Simple cloud chambers using gel ice packs", M. Kamata, M. Kubota, Physics Education vol 47 number 47 july 2012, p.429

fonctionne, en ayant mis du gelpack en bas et de l'eau très chaude dans la boite.
Pour tester le brouillard, on approche du gobelet retourné, une règle en plastique frottée et chargée électriquement et des électrons sont éjectés dans le gobelet.
On observe ces électrons qui provoquent des condensations sur leur passage.
Normalement, on doit les éviter et on ajoute un fil corona (sous une tension que quelques dizaines de volts) pour capturer les charges électriques dues à cette électricité statique. Comme la surface du disque noir est très petite, on observe très peu de particules cosmiques. La chambre à brouillard réalisée au stage du CERN avait une base de 15 cm sur 30 cm environ donc la proba d'observer en 5 minute un événement était plus grande.
Les petites chambres avec module Peltier sont utilisées avec des sources radioactives au bout d'une épingle. La chambre énorme vendue par Phywee a une meilleure surface de capture (environ 45 cm sur 45 cm) mais coûte hyper chère http://www.phywe-es.com/index.php/fuseaction/download/lrn_file/bedanl.pdf/09046.93/e/0904693e.pdf

En première S, j'ai décidé de faire un autre TP plus conforme au programme, on mesure la radioactivité naturelle d'un bloc de granit enfermé sous une cloche (don du labo de SVT et fabrication perso avec du vieux matos de labo de chimie), avec le matériel existant (fiole de Lucas du dispositif de Jeulin).
Voir le deuxième onglet "activité du granit" http://physicus.free.fr/premiere_S/1S-CHAP-08-radioact-reac-nuc.php

Société Algade http://www.algade.com/2017/08/04/radon/ et le dispositif vendu par Jeulin http://www.algade.com/pdf/NOUVELLES%20DOCS%20FR/NT-XFAB581-203_indC_CALEN_FR.pdf

Le TP de première suit le protocole du paragraphe 6.4 (page 11) de la notice Jeulin http://www.jeulin.fr/media/pim/assets/DocumentsPDF/std.lang.all/1-/fr/Notice-232001-FR.pdf

[virgule]

merci pour ta réponse,

j'avais bien trouvé la source ("Simple cloud chambers using gel ice packs", M. Kamata, M. Kubota, Physics Education vol 47 number 47 july 2012, p.429)
ceci dit, je pensais diminuer le gradient de température pour passer de pluie à brouillard... je vais re tester...
deux questions :
je n'ai pas trouvé de docs à propos du fil corona, c'est une sorte de masse non? Pourquoi ne pas la mettre à la terre?
sans source radioactive particulière, quelle est la fréquence de passage dans la chambre gobelet?

[physicus]

Le fil corona est chargé pour attirer les charges électriques qui traînent dans la chambre. Je n'en ai jamais utilisé dans les trois chambres que j'ai fabriqué

Il y a une démo de la petite chambre ici http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9120/47/4/429/pdf ils utilisent une source radioactive (un truc mis sur les lampes à gaz qui facilite l'allumage, interdit en Europe ...)

Concernant la fréquence des événements, dans la chambre fabriquée au CERN (20 cm x 30 cm de surface) on voyait une dizaine d’événements par minute, maximum ... sur la deuxième, dont la boite était plus grande en surface, on en voyait un peu plus, mais à cause de la taille de la boite, c'était difficile d'atteindre la saturation.

Avec le petit model basé sur le gobelet, qui fonctionne environ 5 à 10 minutes (avant épuisement de l'alcool), on peut ne rien voir si on n'utilise pas de source artificielle ou si on n’éjecte pas des électrons dans le brouillard avec un objet chargé d'électricité statique.

J'avais essayé d'injecter du radon 220 dedans, mais le volume de gaz était trop grand et la saturation de l'alcool n'était plus suffisante (kit jeulin).

En bref, c'est une manip pas très facile à mettre en oeuvre en milieu scolaire, à cause du nombre d’événements peu fréquent si on n'utilise pas de source artificielle et à cause de l'intendance, si on utilise la carbo glace ou un stock de galette remplie de gelpack.

J'ai obtenu de bien meilleurs résultats avec une chambre à ionisation. Je l'ai cependant démonté, et je pense, dès que j'aurai le temps, en refaire une, avec une enceinte polarisée (genre 100V en continu, fourni par des piles en série) pour mesurer l'activité du granit. Elle est basée sur un électroscope (transistor FET ou un AOP avec un courant d'entrée inférieur au femto ampère)
Voir http://www.techlib.com/science/ion.html