Développement de la méthodologie et des outils statistiques pour l’utilisation des données brutes en mesure nucléaire pour la surveillance radiologique de l’environnement

Prise de fonction : Dès que possible
Durée : 12 mois
Lieu de travail : Le Vésinet (78), déplacements à prévoir sur le site de Fontenay-aux -roses (92).

En métrologie, la distinction est faite entre mesure significative et non significative. Le résultat d'une mesure est en effet dit « significatif » lorsque le résultat du comptage net (comptage brut soustrait du blanc) est supérieur au seuil de décision et non significatif lorsqu'il est inférieur à ce seuil. Ce seuil de décision peut être interprété comme l'écart type du signal, centré sur 0 et suivant certaines hypothèses décrites dans la norme NF ISO 11929, que donnerait un échantillon exempt de radioactivité. Lorsque le comptage net est inférieur au seuil, la valeur nette et son incertitude ne sont pas exploitées par les laboratoires de surveillance de l'environnement et peuvent donc être considérées comme « censurées », en ce sens qu'elles sont en général statistiquement écartées lors de l'exploitation des données. Seul le seuil de décision est alors considéré dans le suivi radiologique de l'environnement. Cette censure n'est le plus souvent que relative car les données « brutes » sont conservées et disponibles dans les laboratoires de métrologie. En première approche, le contrat postdoctoral aura donc pour objectif d'exploiter ces mesures « censurées ».

En raison d'activités faibles dans l'environnement, notamment en tritium ou carbone 14 dans les cours d'eau ou l'atmosphère, la mesure d'une activité nette inférieure au seuil de décision est très fréquente. De surcroît, cette activité nette inférieure au seuil peut devenir négative lorsque l'activité du blanc soustrait est supérieure à celle de l'échantillon mesuré. Bien qu'une activité négative n'ait pas de sens physique, elle est cependant exploitable en statistique car issue des fluctuations intrinsèques aléatoires des échantillons et des blancs. Une pré-étude menée à l'IRSN a démontré qu'il était en effet possible, à partir de données non significatives de mesure, d'obtenir un résultat global pouvant être déclaré significatif sur une même famille d'échantillons. Ces premiers résultats sont issus de la mesure de tritium dans l'eau à l'aide de trois compteurs plus ou moins sensibles, et démontrent la possibilité d'exploiter et faire ressortir une tendance de mesures nettes inférieures au seuil de décision par scintillation liquide sur la mesure du tritium. L'auteur de cette pré-étude est arrivé à cette conclusion en se basant sur des analyses de tendance et des tests statistiques. Il existe en effet de nombreuses méthodes statistiques de traitement de résultats de mesures déclarées censurées (Helsel 2012). Dans le cadre de la surveillance radiologique de l'environnement, l'analyse se borne aux méthodes utilisées pour déterminer des moyennes (Manificat 2015) mais pourra être étendue à d'autres méthodes si cela est nécessaire.

En prenant donc pour acquis le fait qu'un résultat de comptage net puisse donner un résultat négatif et en considérant toutes les données inférieures au seuil de décision, l'IRSN souhaite donc étudier au mieux l'exploitation des donnés dites « censurées » afin de tirer le maximum d'informations possible des milliers de résultats d'analyse que l'institut produit chaque année pour la surveillance de l'environnement.

L'objectif principal de ce post-doc sera d'approfondir l'étude des données censurées en étudiant tous les paramètres influant sur l'exploitation de données brutes issues de la scintillation liquide (atténuation lumineuse, chimiluminescence, influence des cycles de comptage, nature du blanc, type de compteur, réglage du compteur, etc…). Une fois les paramètres influents identifiés, il conviendra de proposer une méthodologie d'analyse des données censurées afin que celles-ci soient exploitables pour la surveillance de l'environnement, principalement pour le tritium dans l'eau et le carbone 14. Pour cela, le post-doctorant disposera d'une base de données représentant plusieurs années d'analyses au Laboratoire de Mesure Nucléaire (LMN) du Vésinet et au Laboratoire de Mesure de la Radioactivité dans l'Environnement (LMRE) d'Orsay, ainsi que 4 types de compteurs à scintillation liquide à différents seuils pour réaliser et valider la méthodologie.

Le second objectif du post-doc sera d'étudier la faisabilité d'une telle méthodologie sur l'analyse par spectrométrie gamma, la difficulté en spectrométrie gamma étant l'interprétation des spectres et les calculs effectués, pouvant rendre l'utilisation des données non censurées plus complexe. L'objectif sera de définir les bases d'une méthodologie d'utilisation de données non censurées, applicable à la spectrométrie gamma.

Les activités de l'IRSN couvrent de nombreux domaines dont la surveillance radiologique de l'environnement assurée par le Service de Métrologie et d'Analyse de l'Environnement (SAME) et le Service d'Intervention Radiologique et de Surveillance de l'Environnement (SIRSE). Ces deux services fonctionnent en tandem, l'un se chargeant de la métrologie et l'autre de l'expertise des résultats de mesure. Le post-doc se fera conjointement entre les deux services.

L'encadrement au quotidien du post-doc sera réalisé par le Laboratoire de Mesures Nucléaires (SAME/LMN). Une collaboration avec le Bureau de Management des Données de l'Environnement (SIRSE/BMDE) sera mise en place dans le cadre de l'exploitation des données existantes et futures à l'IRSN. D'autres laboratoires de l'IRSN pourront éventuellement prendre part à l'étude en fonction des thèmes abordés.

Le candidat doit être titulaire d'un doctorat dans le domaine des mathématiques appliquées (ingénierie statistique, science des données, etc.) Une connaissance de la métrologie et des outils de mesure nucléaire (spectrométrie gamma, scintillation liquide) sera appréciée. Le candidat devra avoir un bon niveau d'anglais écrit et oral et sera amené à communiquer ses travaux lors de congrès scientifiques.