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Radioprotection et ingénierie nucléaire
5.4.4.1. Techniques radiamétriques
Parmi les techniques radiamétriques, les deux techniques les plus couramment utilisées
pour l’analyse des émetteurs α sont le comptage α et la spectrométrie α.
Comptage α
Deux techniques de comptage α sont utilisées, une basée sur l’emploi de compteurs
proportionnels à circulation de gaz (90 % argon + 10 % méthane), l’autre utilisant des
compteurs à scintillation (ZnS). Ces compteurs présentent l’avantage d’avoir de bonnes
efficacités de comptage (rendements de détection de l’ordre de 45 %), mais ils effectuent
un comptage du nombre de particules α émises pendant un temps donné sans déterminer
l’énergie de la particule incidente. Cette technique ne permet donc pas de déterminer la
nature du radioélément présent dans l’échantillon. Par ailleurs, en présence de plusieurs
isotopes d’un même radioélément, le comptage α donne une mesure globale de l’activité
dans l’échantillon.
Du fait de ces limites, le comptage α trouve son intérêt majeur lors d’incidents de contamination par des émetteurs α. Cette mesure globale permet, en effet, de connaître rapidement le niveau d’activité. Le comptage α permet d’atteindre des limites de détection de
l’ordre de 3 mBq>L
–1 pour 1 jour de comptage.
Spectrométrie α
Contrairement aux compteurs α, les spectromètres α sont conçus pour trier les particules α
en fonction de leur énergie et permettent donc de réaliser une analyse isotopique de
l’échantillon. Cette technique présente cependant quelques contraintes dans le cas de
l’analyse de radioéléments dans les excrétas. Tout d’abord, les particules α étant très vite
arrêtées dans la matière, il est impossible de mesurer directement les émetteurs α présents
dans les excrétas (urines ou selles). La préparation d’une source en couche mince est indispensable afin que l’atténuation énergétique des particules α soit la plus faible possible. Par
ailleurs, dans le cas d’un mélange de radioéléments dans l’échantillon (par exemple
présence d’uranium, de plutonium et d’américium), il est nécessaire de séparer les différents radioéléments les uns des autres pour éviter les interférences en énergie des différents
pics de chaque isotope.
L’analyse des émetteurs α dans les excrétas requiert donc une purification radiochimique
des échantillons avant leur mesure par spectrométrie α. Les protocoles de purification
comportent les étapes principales suivantes : une minéralisation de l’échantillon (destruction de la matière organique), une concentration des radioéléments, une purification
chimique (séparation du reste de la matrice et séparation des différents radioéléments) et
la fabrication des sources en couche mince (par coprécipitation ou électrodéposition).
Quant à la mesure, les chambres à grille, basées sur la détection dans un mélange gazeux,
sont de plus en plus remplacées par des détecteurs semi-conducteurs en silicium (détecteurs à barrière de surface). Ces détecteurs sont simples d’emploi, l’échantillon est placé
en dessous du détecteur dans une chambre sous vide (Figure 5.14). Ils ont de très faibles
bruits de fond et de bonnes résolutions en énergie (de l’ordre de 40 keV pour les particules
α). La qualité de la séparation des différents pics dépendra essentiellement de la qualité
des échantillons soumis à la mesure.
En terme de temps d’analyse, le traitement radiochimique requiert deux à trois jours de
travail et la mesure par spectrométrie α nécessite trois jours supplémentaires pour mesurer
Radioprotection et ingénierie nucléaire
5.4.4.1. Techniques radiamétriques
Parmi les techniques radiamétriques, les deux techniques les plus couramment utilisées
pour l’analyse des émetteurs α sont le comptage α et la spectrométrie α.
Comptage α
Deux techniques de comptage α sont utilisées, une basée sur l’emploi de compteurs
proportionnels à circulation de gaz (90 % argon + 10 % méthane), l’autre utilisant des
compteurs à scintillation (ZnS). Ces compteurs présentent l’avantage d’avoir de bonnes
efficacités de comptage (rendements de détection de l’ordre de 45 %), mais ils effectuent
un comptage du nombre de particules α émises pendant un temps donné sans déterminer
l’énergie de la particule incidente. Cette technique ne permet donc pas de déterminer la
nature du radioélément présent dans l’échantillon. Par ailleurs, en présence de plusieurs
isotopes d’un même radioélément, le comptage α donne une mesure globale de l’activité
dans l’échantillon.
Du fait de ces limites, le comptage α trouve son intérêt majeur lors d’incidents de contamination par des émetteurs α. Cette mesure globale permet, en effet, de connaître rapidement le niveau d’activité. Le comptage α permet d’atteindre des limites de détection de
l’ordre de 3 mBq>L
–1 pour 1 jour de comptage.
Spectrométrie α
Contrairement aux compteurs α, les spectromètres α sont conçus pour trier les particules α
en fonction de leur énergie et permettent donc de réaliser une analyse isotopique de
l’échantillon. Cette technique présente cependant quelques contraintes dans le cas de
l’analyse de radioéléments dans les excrétas. Tout d’abord, les particules α étant très vite
arrêtées dans la matière, il est impossible de mesurer directement les émetteurs α présents
dans les excrétas (urines ou selles). La préparation d’une source en couche mince est indispensable afin que l’atténuation énergétique des particules α soit la plus faible possible. Par
ailleurs, dans le cas d’un mélange de radioéléments dans l’échantillon (par exemple
présence d’uranium, de plutonium et d’américium), il est nécessaire de séparer les différents radioéléments les uns des autres pour éviter les interférences en énergie des différents
pics de chaque isotope.
L’analyse des émetteurs α dans les excrétas requiert donc une purification radiochimique
des échantillons avant leur mesure par spectrométrie α. Les protocoles de purification
comportent les étapes principales suivantes : une minéralisation de l’échantillon (destruction de la matière organique), une concentration des radioéléments, une purification
chimique (séparation du reste de la matrice et séparation des différents radioéléments) et
la fabrication des sources en couche mince (par coprécipitation ou électrodéposition).
Quant à la mesure, les chambres à grille, basées sur la détection dans un mélange gazeux,
sont de plus en plus remplacées par des détecteurs semi-conducteurs en silicium (détecteurs à barrière de surface). Ces détecteurs sont simples d’emploi, l’échantillon est placé
en dessous du détecteur dans une chambre sous vide (Figure 5.14). Ils ont de très faibles
bruits de fond et de bonnes résolutions en énergie (de l’ordre de 40 keV pour les particules
α). La qualité de la séparation des différents pics dépendra essentiellement de la qualité
des échantillons soumis à la mesure.
En terme de temps d’analyse, le traitement radiochimique requiert deux à trois jours de
travail et la mesure par spectrométrie α nécessite trois jours supplémentaires pour mesurer