Analyse de la radioactivité

Les sources de rayonnement, utilisant des substances radioactives ou des générateurs de rayonnement, sont utilisées dans le monde entier à des fins très diverses, notamment dans l’industrie, la médecine, la recherche et l’éducation. Il est même utilisé à diverses fins militaires. Beaucoup sont des sources scellées, dans lesquelles la matière radioactive est étroitement contenue ou liée dans une capsule ou une enceinte appropriée. Les risques posés par ces sources et matériaux varient considérablement en fonction de facteurs tels que le radionucléide, la forme physique et chimique et l’activité. À moins d’être brisées ou de fuir, les sources scellées ne présentent un risque que par exposition aux rayonnements externes. Cependant, les sources scellées brisées ou présentant des fuites, ainsi que les matières radioactives non scellées, peuvent entraîner une contamination de l’environnement et l’ingestion de substances radioactives dans le corps humain.

Les risques liés à l’utilisation de matières radioactives doivent être limités et protégés par l’application de normes de radioprotection appropriées. Reconnaissant la nécessité d’une approche progressive du contrôle réglementaire des sources de rayonnement, le « Plan d’action pour la sûreté des sources de rayonnement et la sûreté des matières radioactives » publié par l’Agence internationale de l’énergie atomique a appelé à l’élaboration d’une catégorisation.

L’objectif du système de catégorisation résultant est de fournir un système simple et logique pour classer les sources radioactives en fonction de leur potentiel à nuire à la santé humaine et pour classer les applications dans lesquelles ces sources sont utilisées dans des catégories distinctes.

L’objectif de la catégorisation des sources radioactives est de fournir une base harmonisée à l’échelle internationale pour une prise de décision éclairée par les risques. Il est prévu que le système de catégorisation sera utilisé comme base pour de nombreuses activités liées à la sûreté et à la sécurité des sources radioactives. Il s'agit notamment de :

• Développement ou amélioration des normes internationales de sécurité
• Développer ou améliorer les infrastructures réglementaires nationales pour répondre aux conditions d'un pays
• Optimiser les décisions concernant les priorités réglementaires dans le cadre des contraintes de ressources
• Optimisation des mesures de sécurité pour les sources radioactives, y compris les utilisations abusives potentielles
• Planification et intervention d'urgence
• Élaborer des stratégies nationales pour améliorer le contrôle des sources radioactives.

Les sources radioactives sont utilisées dans une grande variété d’applications, notamment dans l’industrie, la médecine, l’agriculture, la recherche et l’éducation, et sont également utilisées dans des applications militaires et de défense. Dans ces différentes applications, il existe un certain nombre de radionucléides, de formes et de quantités de matières radioactives qui doivent être pris en compte dans le système de catégorisation. Les sources de haute activité, si elles ne sont pas gérées de manière sûre et sécurisée, peuvent provoquer de graves effets déterministes chez les individus dans un court laps de temps, alors que les sources de faible activité sont peu susceptibles de provoquer de tels effets. Le système de catégorisation fournit donc un classement et un regroupement relatifs des ressources et des pratiques sur lesquels les décisions peuvent être fondées.

D’une manière générale, le système de catégorisation est important pour les décisions, à la fois dans un sens rétrospectif pour garantir que les ressources existantes sont maîtrisées ou maintenues sous contrôle, et dans un sens prospectif pour garantir que les ressources futures sont correctement organisées.

Depuis la découverte de la radioactivité, différentes techniques ont été développées :

• Analyse par activation neutronique
• Analyse par dilution isotopique
• Titrage radiométrique
• Radiochromatographie
• dosage radio-immunologique

Parmi celles-ci, la technique d’analyse par activation neutronique est la plus courante. Cette technique est basée sur la mesure du rayonnement émis par la désintégration de noyaux radioactifs formés par l'irradiation neutronique de la matière. La source de neutrons la plus adaptée à ce type d’application est généralement un réacteur de recherche. Les échantillons qui peuvent être analysés avec cette méthode proviennent de nombreux domaines différents tels que la médecine, la nutrition, la biologie, la chimie, la médecine légale, l’environnement et l’exploitation minière.

L’analyse par activation neutronique peut être réalisée de plusieurs manières. Cela dépend de l’élément à mesurer et des niveaux de rayonnement correspondants, ainsi que de la nature et de l’étendue des interférences provenant d’autres éléments présents dans l’échantillon. La plupart des méthodes utilisées sont des méthodes non destructives basées sur la détection du rayonnement gamma émis par le matériau irradié après ou pendant l'irradiation.

L'analyse par activation neutronique est une technique très sensible utilisée pour déterminer la présence et les quantités d'éléments majeurs, mineurs et traces dans un échantillon de matériau. Cette technique diffère des autres méthodes en ce qu’elle s’appuie sur le noyau de l’atome et ignore la formulation chimique, contrairement à la spectrométrie de masse ou aux méthodes chromatographiques. Cette technique nécessite une source de neutrons, des détecteurs de rayons gamma et une compréhension approfondie de la façon dont les éléments réagissent au bombardement de neutrons.

Quelques domaines dans lesquels l'analyse de la radioactivité est couramment utilisée comprennent :

• Cette méthode est principalement privilégiée dans les études de recherche et développement. Environ 65 éléments peuvent être détectés à des niveaux allant de parties par million à parties par billion ou moins. Si la matrice à analyser ne devient pas très radioactive lorsqu'elle est activée par des neutrons ou si la radioactivité indésirable décroît rapidement, des groupes d'éléments traces peuvent souvent être mesurés simultanément.
• Dans l'analyse médico-légale, cette méthode bénéficie d'une expérience significative dans l'analyse médico-légale des éléments de preuve. Les exemples incluent des fragments de balles, des résidus de poudre à canon, du plastique, des cheveux et des ongles, ainsi que des matériaux géologiques. La comparaison non destructive des matériaux est l’un des principaux avantages de cette technique pour la criminalistique.
• La silice de haute pureté, le silicium, l'aluminium, d'autres matériaux et composés qui ne forment pas de radionucléides à longue durée de vie, les filtres à air en cellulose et des matériaux tels que le graphite sont d'excellentes matrices pour l'analyse par activation neutronique à haute sensibilité. Ces matériaux peuvent être irradiés pendant des heures pour déterminer de nombreux éléments à des niveaux inférieurs au ppb. Les plaquettes de silicium et le dioxyde de silicium utilisés dans la fibre optique font partie des échantillons analysés.
• Dans le domaine des séparations radiochimiques, des quantités extrêmement faibles de certains éléments (par exemple l'iridium) peuvent être mesurées à l'aide d'installations de digestion par micro-ondes et de techniques simples de séparation chimique.
• Dans le laboratoire d'analyse par activation neutronique, les éléments baryum, brome, europium, antimoine, terbium et uranium ainsi que les éléments cérium, cobalt, chrome, césium, fer, lanthane, sodium, rubidium, scandium et thorium peuvent être déterminés avec une grande sensibilité dans des échantillons de sol, de sédiments, de roche, de métal et de minéraux.
• Les sources de radioactivité présentent toujours de graves risques pour l’environnement, le sol, l’air, l’eau et les produits agricoles. Tandis que les éléments nécessaires à la nutrition sont extraits du sol, des substances radioactives sont également mélangées aux plantes et donc à la chaîne alimentaire. Il est nécessaire de connaître la teneur en substances radioactives naturelles des aliments pour estimer la quantité de rayonnement à laquelle les personnes sont exposées en raison de la consommation d’aliments.
• Les analyses de radioactivité sont généralement effectuées dans les aliments solides, tels que les céréales, les légumes, les produits laitiers et divers biens de consommation, et dans les aliments liquides, tels que l'eau potable, le lait et les sauces liquides.
• Dans les analyses environnementales, les analyses de radioactivité sont toujours effectuées sur des échantillons d'air et de gaz similaires ou sur des échantillons d'eau salée, d'eau douce et de liquides similaires, ainsi que sur des échantillons de sol, de sédiments, de sable, de faune, de flore, de cendres et de solides similaires.
• De même, ces analyses sont nécessaires pour les déchets médicaux, les déchets industriels, le papier, le plastique et tous les types de polymères qui apparaissent après le processus.

La méthode d'analyse par activation neutronique est largement utilisée dans le contrôle et la surveillance de l'environnement, l'analyse d'échantillons environnementaux, la chimie et la science des matériaux, l'archéologie, la médecine, la biologie, l'analyse des aliments, la science médico-légale, l'histoire, l'anthropologie, la géologie et la géochimie, l'industrie, les matériaux de référence et l'analyse du contrôle qualité et de nombreux autres domaines.

En bref, l'analyse de la radioactivité repose sur le principe du comptage des rayons gamma caractéristiques émis par des isotopes radioactifs obtenus à la suite de l'irradiation des noyaux d'atomes stables de l'échantillon avec des neutrons, à l'aide de détecteurs à haute résolution. À la suite de l'analyse des spectres gamma obtenus avec les rayons gamma comptés, l'analyse des éléments de l'échantillon est effectuée. C'est une méthode d'analyse qui permet de doser plusieurs éléments (30-40 éléments) en même temps en dessous de ppm. Dans des conditions appropriées, l’incertitude dans la détermination des éléments est de l’ordre de 0,01 pour cent.

Notre organisation dispose d'un personnel solide qui suit de près les développements dans le domaine de la science et de la technologie dans le monde et s'améliore constamment. Les services d’analyse de radioactivité font partie des nombreuses études de tests, de mesures, d’analyses et d’évaluation fournies aux entreprises de divers secteurs.