Savoir et comprendre

La mesure de la radioactivité sur un échantillon prélevé dans l’environnement débute par sa préparation physique. Celle-ci va du simple conditionnement en récipient de forme normalisée à une préparation plus élaborée comme le séchage, la calcination ou la lyophilisation qui permettent de concentrer l’échantillon.

Dans la plupart des cas, l’analyse ne nécessite pas d’utiliser l’intégralité de l’échantillon. Celui-ci est alors homogénéisé préalablement afin que la prise pour essai n’induise pas de biais sur la représentativité de la mesure. La plupart des acteurs de la surveillance effectuent également l’archivage d’une partie des échantillons analysés (filtres en particulier), en vue d’une éventuelle analyse ultérieure par des moyens complémentaires ou plus performants.

La nécessité de concentrer l’échantillon ou d’extraire les radionucléides à mesurer implique la mise en oeuvre d’un laboratoire qui permet de réaliser au meilleur niveau de qualité tout ou partie des étapes conduisant à la caractérisation des radionucléides présents dans un échantillon.

Après la préparation physique, des opérations de radiochimie aboutissent généralement à la  concentration ou à la séparation des radionucléides recherchés. En général, les laboratoires disposent également de moyens de traitement et d’analyses physico-chimiques des échantillons.

À l’issue de cette phase, les échantillons sont mis sous forme de sources et transmis au laboratoire de mesure nucléaire. Des compteurs ou des spectromètres (compteurs proportionnels alpha-bêta, compteurs alpha à photomultiplicateurs, compteurs à scintillation liquide, détecteurs gamma de type germanium avec passeurs d’échantillons, détecteurs gamma de type NaI, chambres à grille avec passeur et semi-conducteurs) permettent la détection des rayonnements alpha, bêta ou gamma. La qualité des mesures effectuées est assurée par l’utilisation de traceurs ou de sources étalons de référence spécifiques en  termes d’activité, de densité et de nature.

La palette des compétences métrologiques mises en œuvre par les laboratoires pour la mesure de la radioactivité dans l’environnement peut se résumer comme suit :

• mesures d’alpha-bêta global pour le suivi des filtres d’aérosols et des eaux 
• mesure du 226Ra
• mesure des radionucléides émetteurs bêta (3H, 14C, 63Ni, 90Sr, 241Pu, 210Pb…) 
• mesure des radionucléides émetteurs de rayonnements gamma naturels ou artificiels (137Cs, 134Cs, 60Co, 125Sb, 131I, 129I, 40K, 7Be, 210Pb, 234Th, 214Pb, 222Rn...) 
• mesure des radionucléides émetteurs alpha tels que plutonium, 241Am et 244Cm, uranium, thorium et 210Po 
• mesure des éléments stables tels que K, Na, Ca, Fe, Sr, Ni, Pb.

Les principales étapes de transformation d'un échantillon

La figure suivante résume les principales étapes de transformation d’un échantillon d’herbe depuis son prélèvement jusqu’à sa mesure physique et son archivage :  

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Une fois le prélèvement réalisé sur le terrain (1), celui-ci doit être rapidement conditionné afin d’éviter toute dégradation, puis transporté au laboratoire pour y subir différents traitements. Dès son arrivée, les caractéristiques de l’échantillon sont enregistrées afin de garantir la traçabilité tout au long du processus.

La mesure de la radioactivité sur un échantillon débute par sa préparation physique. Celle-ci va du simple conditionnement dans un récipient normalisé à une préparation plus élaborée comme le séchage à l’étuve (2), la lyophilisation (3), le broyage (4) et la calcination (5) qui permettent de concentrer la radioactivité contenue dans l’échantillon. La nécessité de concentrer l’échantillon ou d’extraire les radionucléides à mesurer implique parfois la mise en œuvre de traitements radiochimiques poussés (6) aboutissant généralement à la concentration ou à la séparation des radionucléides recherchés.

À l’issue de cette phase, les échantillons sont mesurés (7) sous différents types de compteurs en fonction des radionucléides recherchés  (compteurs proportionnels alpha-bêta, compteurs alpha à photomultiplicateurs, compteurs à scintillation liquide, détecteurs gamma…). Ils sont ensuite archivés (8).