Le matin du 26 avril 1986, l’explosion nucléaire survenue à la centrale nucléaire de Tchernobyl, située dans l’actuelle Ukraine, a provoqué des incendies, des nuages de vapeur toxique et une fuite radioactive massive. Considéré comme l’une des pires catastrophes nucléaires de l’histoire, l’accident de Tchernobyl continue de susciter l’intérêt des scientifiques qui surveillent de près les niveaux de rayonnement élevés encore présents dans l’environnement.
Peter Martin, chercheur à l’université de Bristol au Royaume-Uni, est l’un des ceux qui étudient les zones contaminées à la suite de l’accident. Il participe à un projet dans le cadre duquel des analyseurs XRF à main sont utilisés dans la zone d’exclusion afin de faciliter la recherche menée sur les niveaux de rayonnement et les efforts de décontamination.
Nous nous sommes récemment entretenus avec Peter pour en savoir davantage sur la zone d’exclusion, le projet de recherche et la manière dont les analyseurs XRF à main contribuent à l’atteinte de leurs objectifs.
Qu’entend-on par « zone d’exclusion de Tchernobyl » ?
Il s’agit de la zone périphérique de 30 km entourant la centrale nucléaire de Tchernobyl ; c’est cette zone qui a été la plus touchée par les radiations et les retombées nucléaires à la suite de l’explosion.
Sa mise en place peu après la catastrophe en 1986 restreint l’accès aux endroits dangereux et réduit la propagation de la contamination radioactive (présence de matières radioactives indésirables sur un objet ou une personne).
Aujourd’hui, cette zone d’exclusion est ouverte à certains touristes et elle fait l’objet d’études de la part de chercheurs comme le Dr Peter Martin. Nous avons demandé à Peter à quoi ressemble la zone aujourd’hui.
« Lorsqu’on circule dans la zone d’exclusion de Tchernobyl, on a l’impression que tout s’est figé », décrit Peter. « La plupart des structures métalliques sont rouillées. La faune sauvage a repris ses droits. La nature commence à retrouver ses couleurs. Des véhicules sont restés abandonner sur la route. C’est plutôt triste. »
Il ajoute qu’on retrouve aussi beaucoup de déchets et de matériaux de construction. Partout, on voit de vieux morceaux de métal, des véhicules abandonnés, des déversements de carburant ; la zone contient de nombreux matériaux non encore étudiés et de nature inconnue. Une chose est sûre : la zone est hautement radioactive.
Il décrit les mesures de protection que les chercheurs doivent respecter pour restreindre leur exposition aux rayonnements.
« Les chercheurs utilisent des dosimètres pour mesurer leur niveau d’exposition au rayonnement », explique Peter. « En fait, ils portent un dosimètre différent, selon l’endroit où ils se trouvent : université, zone d’exclusion et centrale de Tchernobyl. Le niveau d’exposition au rayonnement des chercheurs est hautement contrôlé. »
Cartographie de la distribution du rayonnement sur les sites nucléaires
Dans le cadre de ce projet, Peter et les autres chercheurs examinent des tuyaux de différents diamètres sur les sites nucléaires afin d’établir une cartographie de la distribution du rayonnement. Cependant, ils ne savent pas ce que ces tuyaux contiennent, à quoi ils ont servi, ni leur niveau de contamination radioactive.
En raison de leur utilisation nucléaire antérieure, il n’est pas prévu de les mettre hors service. Ainsi, les chercheurs utilisent des robots qui s’introduisent dans les tuyaux, comme le « robot chien » qu’on peut voir dans cette vidéo :
Les analyseurs XRF à main jouent également un rôle essentiel dans ce projet, car ils facilitent le tri et la séparation des matériaux contaminés trouvés sur le site.
Contrôle de la contamination radioactive à l’aide de la technologie XRF portable
Les principaux objectifs du projet Tchernobyl sont de mesurer la contamination radioactive et de la réduire, et l’analyseur XRF à main s’est avéré être un appareil très pratique à cet égard.
« La technologie XRF est très utile pour analyser les matériaux prélevés pour le contrôle de la contamination », explique Peter. « Pour que les composants électroniques de l’équipement soient endommagés, il faudrait atteindre un niveau de rayonnement extrême. Et, à l’extérieur du cœur du réacteur nucléaire, les niveaux de radiation ne sont pas si critiques. En plein milieu de la centrale, ils sont sur le point de commencer l’enlèvement du sarcophage du cœur. C’est toujours un endroit radioactif. »
Peter et son équipe ont utilisé l’analyseur XRF à main Vanta™ pour analyser divers objets, surfaces et sols sur le site de Tchernobyl afin d’en déterminer la composition élémentaire et de détecter la présence d’éléments radioactifs.
L’analyseur XRF à main permet une analyse immédiate sur le terrain, ce qui signifie que moins d’échantillons doivent être envoyés au laboratoire. Généralement, l’équipe effectue une centaine d’analyses par jour au cours d’une visite de cinq jours. Compte tenu de la planification et de la logistique qu’exige l’organisation du voyage, et de la complexité du transport des échantillons, Peter et son équipe se rendent dans la zone d’exclusion deux fois par an.
Aux fins de leurs analyses, Peter et son équipe règlent le Vanta en mode géochimique à 3 faisceaux pour obtenir la teneur en pourcentage d’un élément donné. Certains éléments sont mesurés en parties par million (ppm). D’autres sont mesurés en parties par millier, par exemple le césium qui est un élément particulièrement important à contrôler.
Parmi les choses analysées, on note les suivantes :
- Tuyaux radioactifs
- Débris au sol : détection des éléments comme le césium, l’uranium et au plutonium.
- Sol : évaluation de la contamination par les métaux lourds
Chercheurs à Tchernobyl effectuant des analyses de sol à l’aide d’analyseurs XRF
Pour analyser le sol, les chercheurs creusent jusqu’à une profondeur de 0,3 m. La plupart des radiations sont retenues dans les quelques centimètres supérieurs de la surface.
Peter explique : « Le césium adhère aux quelques centimètres supérieurs de la surface – les argiles retiennent le rayonnement. C’est très collant. »
Contrôle de la contamination radioactive par la combinaison d’analyseurs XRF à main et de tests en laboratoire
Grâce à leur portabilité, les analyseurs XRF à main sont des outils pratiques pour mesurer sur site la composition élémentaire de la terre, des roches, de l’acier, des matériaux de construction, des voitures, et de métaux provenant du sol. De nombreuses choses analysées sur place auraient été en fait très difficiles à expédier en laboratoire, par exemple, les hélicoptères et les canalisations abandonnés.
Chercheurs à Tchernobyl effectuant des analyses sur différents objets à la recherche de contamination radioactive
Après l’échantillonnage fait sur le terrain, on ramène au Royaume-Uni quelques échantillons pour les soumettre à une analyse approfondie. Cependant, le déplacement d’échantillons hors de la zone d’exclusion est une procédure onéreuse ; il faut, en effet, compter environ neuf mois pour les transporter hors d’Ukraine.
Certains échantillons ont même été retenus à l’aéroport. Comme les matières radioactives sont classées marchandises dangereuses, les échantillons doivent être transportés par vol spécial dans un avion-cargo.
De plus, comme il est interdit de prélever des échantillons contaminés dans la zone, il faut d’abord obtenir une autorisation spéciale pour ce faire. Une fois l’autorisation accordée, les échantillons sont d’abord expédiés à Kiev (Ukraine), puis au Royaume-Uni.
Analyse des échantillons et élimination des déchets radioactifs
L’équipe de Peter place d’abord des échantillons de sol dans des boîtes de Pétri jetables à l’aide de cuillères de prélèvements. Ils les placent ensuite sur une surface plane pour les analyser avec l’appareil XRF. Pour analyser le métal dans les matériaux de construction, les tuyaux et les escaliers, ils placent l’appareil XRF directement sur la surface de l’objet à analyser.
Ils analysent même des objets inusités, comme des masques à gaz et des bottes de pluie, souvent retrouvés enfouis dans le sol. Ce que Peter et son équipe ont constaté, c’est que ces objets retiennent les matières radioactives. En effet, les éléments y adhèrent, notamment le césium.
Nous avons demandé à Peter de nous parler de ce qu’il a découvert de plus surprenant durant ses recherches.
« Dans la région de Kopachi, le dosimètre indique des niveaux de radiation particulièrement élevés », indique Peter. « Nous avons recueilli des grains de sable noir hautement radioactifs que nous avons placés sur un ruban Kapton. Ils ont dégagé en 10 minutes la dose radioactive d’une année entière. »
Il explique : « Ces grains sont en fait de très petits morceaux du réacteur qui ont été soufflés lors de l’explosion et qui se trouvent toujours dans l’environnement. Certains d’entre eux sont composés de graphite, de carbone et d’uranium.
Lorsque des matériaux hautement radioactifs comme ceux-ci sont découverts, l’équipe les isole et les élimine dans des centres de stockage de déchets radioactifs
Peter ajoute : « Ces matériaux sont placés dans un énorme baril rempli de béton dont on se débarrasse. »
Sincères remerciements au Dr. Peter Martin et à son équipe pour avoir partagé ces informations avec l’équipe d’Olympus.
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Brochure : Accessoires pour l’analyseur XRF à main Vanta
