Moyens d’investigation radiologique

Les surfaces et les volumes à caractériser sont relativement importants : une installation nu- cléaire, même de petite taille, peut aisément présenter des surfaces excédant des dizaines de mil- liers de m² (sols, murs, voiles et plafonds) et représenter quelques centaines de milliers de tonnes de béton à caractériser. Ainsi les techniques d’investigation, mesures non destructives et prélève- ments, doivent répondre à des contraintes industrielles de grande envergure.

Les techniques d’échantillonnage pour réaliser des prélèvements destructifs ont largement profité de technologies et d’équipements utilisés dans des secteurs non nucléaires comme des cloches de carottage incrustées de diamants, particulièrement adaptées pour les bétons, des abla- tions laser ou plus classiquement, des carottages ou des bouchardages (voir International Atomic Energy Agency, 2001 et 2008). Des développements spécifiques au nucléaire ont toutefois été mis en place pour garantir le confinement des poussières contaminées ainsi que pour réduire la pro- duction de déchets secondaires.

Deux grandes catégories de mesures radiologiques peuvent être considérées : celles réalisées en laboratoire sur des prélèvements obtenus par les méthodes décrites ci-dessus et celles réalisées

Chapitre 1 : Mise en place d’une méthodologie de caractérisation

in situ qui permettent de mesurer la contamination sur place de manière non invasive. Les disposi- tifs de mesure peuvent être les mêmes dans les deux cas mais les investigations in situ permettent d’utiliser une gamme d’équipements spécifiquement développés pour ces caractérisations en place. Les analyses en laboratoire permettent des investigations plus poussées grâce à des tech- niques plus sophistiquées et du matériel plus encombrant : radiochimie (dilution, attaque acide, etc.), chaînes blindées de mesure, etc.

Trois types de mesures in situ peuvent être réalisés : des mesures de débit de dose, des me- sures surfaciques de contamination et des mesures d’activité massique de radionucléides par spec- trométrie.

Les mesures de débit de dose permettent un comptage global de l’ensemble des rayonne- ments. Elles permettent de remonter aux niveaux d’activité si le lien entre l’activité présente et l’irradiation induite est correctement établi. Cependant, cette conversion n’est pas très précise en présence d’une géométrie complexe, d’une hétérogénéité de la distribution de la contamination en surface ou en profondeur, du niveau du bruit de fond, etc. Elles ne permettent pas non plus d’identifier les radionucléides présents ni leurs quantités respectives. Elles sont cependant très faciles à mettre en œuvre et permettent de quantifier comparativement, en relatif, les évolutions de la contamination. De récents développements permettent par exemple de coupler une sonde de mesure avec une caméra permettant d’obtenir, en temps réel, une visualisation sur l’écran vidéo de la contamination (par la mesure de son irradiation) superposée à l’image filmée (voir Mahé, 2010 pour l’imagerie alpha).

Les mesures de contamination surfacique peuvent être réalisées soit par prélèvements de sur- face (frottis) ensuite mesurés par des dispositifs adaptés, soit par des mesures directes en tenant le dispositif de mesure (sonde ou contaminamètre) juste au-dessus de la zone à mesurer (générale- ment de 100 à 300 cm²). Contrairement aux mesures d’ambiance, chaque sonde permet de mesu- rer un type de rayonnement (alpha, bêta, gamma, neutron, X, etc.) et fournit une conversion en activité surfacique dépendant également d’une modélisation (surface, bruit de fond…). Les diffé- rents radionucléides ne sont toutefois pas discriminés.

Enfin les mesures par spectrométrie gamma in situ utilisent des sondes un peu plus complexes qui permettent d’obtenir une analyse plus détaillée des radionucléides émetteurs gamma. Les ra- dionucléides présents sont ainsi identifiés ainsi que leurs ratios respectifs. Les mesures in situ par spectrométrie gamma sont largement répandues et fournissent, avec des hypothèses de modélisa- tion de la contamination, des niveaux d’activité massique par radionucléide. Comme certains ra- dionucléides rayonnent à différents niveaux d’énergie, des travaux récents tentent de déterminer les caractéristiques de la profondeur de la contamination en s’appuyant sur la différence d’émission en fonction de l’énergie provoquée par la profondeur.

Les hypothèses de modélisation sont un peu le talon d’Achille des mesures in situ : profon- deur, homogénéité, type d’émetteurs, etc. Les mêmes dispositifs de mesures sont employés dans les laboratoires de mesure pour déterminer les activités d’échantillons. Les conditions de mesures sont alors beaucoup mieux maîtrisées : chaînes blindées pour s’affranchir du bruit de fond, condi- tionnement dans des géométries standardisées, analyse radionucléide par radionucléide…

En présence de larges spectres contenant une grande diversité de radionucléides, certains des émetteurs peuvent être difficilement mesurables car ils émettent à de très faibles énergies qui sont couvertes par des émetteurs plus énergétiques ou sont présents en quantité insuffisante vis-à-vis

des limites de détection des dispositifs de mesure. C’est pourquoi il est très courant, pour les me- sures radiologiques, de recourir à des spectres types qui lient entres elles les activités d’émetteurs aisément mesurables et d’autres qui le sont moins. Cela nécessite toutefois que les activités soient corrélées, ce qui est souvent le cas puisque l’on connaît généralement les compositions des bar- reaux de combustibles et des produits de fission en fonction de leur âge, l’isotopie des procédés, le taux d’enrichissement, etc. Il est alors possible de ne mesurer que les émetteurs prépondérants ou les plus faciles à mesurer, on parle alors de traceur, et de remonter à l’activité totale en utilisant les ratios précédemment établis.