b Absorption de l’énergie des particules α-naturels dans les aérosols non-

est négligeable au vu de la résolution en énergie intrinsèque du détecteur nucléaire, laquelle est de l’ordre de la trentaine de keV (MIRION Technologies, 2011).

II.2.2.b Absorption de l’énergie des particules α-naturels dans les aérosols

non-radioactifs

Ici, on peut distinguer deux cas de figure, l’absorption de l’énergie des particules α émises sous une épaisseur d’aérosols non-radioactifs et l’absorption de l’énergie des particules α émises à différents niveaux de profondeur dans une structure granulaire formée d’aérosols non-radioactifs. Le premier cas peut être observé lorsqu’une bouffée importante d’aérosols est remise en suspension (après la réalisation d’une opération de découpe ponctuelle par exemple), laquelle est échantillonnée et collectée au-dessus des aérosols radioactifs naturels collectés. Le second cas est observé à la suite de la formation de la structure granulaire (lié aux aérosols non-radioactifs collectés lors de la bouffée) dans laquelle les aérosols radioactifs naturels omniprésents sont filtrés et collectés selon un profil de pénétration (vu à la section II.1.2).

Effet de la masse d’aérosols non-radioactifs accumulée en surface du filtre

La dégradation de la radioactivité dans la masse d’aérosols prélevée sur filtre a été étudiée par quelques auteurs, (Huang et al., 2002; Seiler et al., 1988). Seiler et al. (1988) ont numériquement étudié l’effet de différentes masses de sel (NaCl) au-dessus d’une source homogène de 214Po (Eα = 7,686 MeV). Les résultats sont reportés à la figure 51, lesquels montrent un élargissement significatif de la FWHM pouvant atteindre 1,8 MeV pour une masse surfacique de sel de 1,8 mg.cm-2.

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L’augmentation de la FWHM est également accompagnée d’une intensification de la traîne en énergie du pic. Cette dernière engendre l’augmentation significative du comptage mesuré aux énergies inférieures et induit l’augmentation du bruit de fond sur une très large gamme d’énergies. Ce dernier point pose des problèmes lorsqu’une discrimination en énergies d’un radionucléide est justement effectuée à ces plus basses énergies. En conséquence, des biais de mesures peuvent être subis lors d’accumulation rapide de quantités importantes d’aérosols non-radioactifs au-dessus d’aérosols radioactifs déjà prélevés.

Figure 51 : Dégradation théorique du spectre en énergies des particules α émises par le 214Po pour différentes masses de sel (NaCl) (Seiler et al., 1988)

Ici la dégradation de la mesure nucléaire est étudiée pour des masses volumiques d’aérosols non-radioactifs de 2,17 g.cm-3. Par ailleurs, pour l’auto-absorption, nous avons vu que la dégradation en énergie est d’autant plus grande que la masse volumique du matériau l’est. Ce précédent résultat est transposable ici. Ainsi une dégradation plus importante de la mesure nucléaire sera logiquement mesurée pour des masses similaires d’aérosols non-radioactifs mais de masse volumique plus grande, soit jusqu’à 6 g.cm-3 (voir résultat de campagnes de mesures en chantier de démantèlement nucléaire figure 19).

Huang et al. (2002) ont, eux, évalué l’effet de trois configurations de dépôt d’aérosols, sur un filtre à membranes microporeuses (type FSLW), sur la dégradation en énergies des particules α émises par le radionucléide 214Po, lequel est fixé sur des aérosols sphériques d’or dont la taille est comprise entre 1,5 et 3 µm. Les spectres en énergies α mesurés sont reportés à la figure 52, lesquels mettent en avant deux informations intéressantes :

- Lorsque les aérosols radioactifs se trouvent être collectés au-dessus d’une épaisseur quelconque de particules non-radioactives (spectre du milieu), la FWHM n’est quasiment pas affectée. Cette configuration est similaire à celle où seuls les aérosols radioactifs sont collectés (spectre du bas) avec un « bruit de fond » supplémentaire détectable.

- Lorsque les aérosols radioactifs sont collectés à différentes profondeurs d’une couche épaisse d’aérosols non-radioactifs alors à la fois la FWHM et l’intensité de la traîne en énergie sont significativement augmentées. De plus, un décalage ∆E en énergie supplémentaire apparait, celui-ci est lié à l’épaisseur de matière (sel) que les particules α

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traversent. Cette situation est observée dans le cas des CAM d’une part, lorsqu’ils prélèvent des aérosols non-radioactifs (remis en suspension) en même temps que les aérosols radioactifs naturels et d’autre part, lorsqu’ils prélèvent des aérosols radioactifs naturels au travers d’une structure granulaire déjà formée au-dessus du filtre. Effectivement, dans ces deux cas, les aérosols radioactifs naturels se retrouvent être collectés à différentes profondeurs d’un dépôt d’aérosols non-radioactifs. Ceci induit alors une dégradation de la radioactivité dans la masse d’aérosols non-radioactifs accumulée.

Figure 52 : Dégradation du spectre en énergie lors d’une accumulation en masse de particules sur un filtre à membranes (Huang et al., 2002). ∆E repère le décalage en énergie lié à l’absorption de

l’énergie dans l’épaisseur de sel que traversent les particules α

Ces résultats, où la masse d’aérosols non-radioactifs (de sel) est accumulée en surface du filtre, mettent en avant deux effets, l’augmentation de la FWHM et la traîne en énergie du pic. Cette dernière engendre l’augmentation du comptage mesuré aux plus basses énergies et donc induit une augmentation du bruit de fond. Ce bruit de fond augmenté rend inévitablement plus complexe la discrimination en énergie des aérosols radioactifs artificiels.

Effet de la collecte d’aérosols radioactifs à différentes profondeurs d’un dépôt

d’aérosols non-radioactifs

Les études qui traitent de la dégradation de la mesure nucléaire liée aux mécanismes de collecte des aérosols radioactifs sont essentiellement menées sur des filtres à fibres (Geryes, 2009; Higby, 1984; Pöllänen & Siiskonen, 2006). Toutefois, les résultats peuvent être extrapolés aux structures granulaires étant donné que les mécanismes de collecte mis en jeu sont les mêmes. De manière générale, la mesure nucléaire est d’autant plus dégradée que les mécanismes de collecte des aérosols radioactifs filtrés favorisent un dépôt en profondeur.

Nous avons calculés les profils de pénétration des aérosols radioactifs naturels dans une structure granulaire constituée des quatre granulométries d’aérosols non-radioactifs mis en jeu dans notre étude. Les résultats théoriques sont reportés à la figure 41. À partir de ces derniers, on s’attend à mesurer une dégradation en énergie d’autant plus grande pour les structures granulaires constituées de gros aérosols non-radioactifs. Effectivement, les aérosols radioactifs seront collectés plus profondément, ainsi l’absorption de l’énergie des particules α dans l’épaisseur de matière sera plus importante. La considération de la structure granulaire, notamment de ses caractéristiques, est donc essentielle pour appréhender le biais variable de la mesure nucléaire.

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II.2.2.c Absorption de l’énergie des particules α-naturels dans l’épaisseur d’air et dans