Sources radioactives pour les installations nucléaires

Zoom sur ... Sources pour Installations Nucléaires
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Des centaines de sources radioactives sont utilisées dans les installations nucléaires pour le contrôle et la calibration d’équipements. Dans ce focus, nous allons évoquer l’utilisation des sources radioactives dans le domaine de :

Radioprotection : détection des contaminations radioactives et de l’exposition des travailleurs en installations nucléaires.
Balises de surveillance : Mesure du niveau de radiation dans l’air ambiant et les effluents rejetés.
Laboratoires : Réalisation de mesures environnementales ou de suivi procédés.
Caractérisation des déchets : Caractérisation radiologique des déchets solides à des fins de stockage.

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Dans les installations nucléaires de nombreuses sondes et autres détecteurs -essentiellement des sondes Geiger Muller et des scintillateurs- sont utilisés pour le contrôle des contaminations mains-pieds ou des objets, ainsi que pour les enquêtes radiologiques et la surveillance du débit de dose des travailleurs.

Tous ces équipements doivent être étalonnés et contrôlés périodiquement avec les sources radioactives adéquates : sources étalées pour les balises de détection, des capsules pour les dosimètres, des sources filaires pour les fantômes anthropomorphes.

Les sources habituellement fournies pour ces équipements sont :

	Balise de détection	Dosimètres	Anthropogammamétrie
Radionucléides	Émetteurs α, β et γ ²³⁹Pu, ²⁴¹Am, ¹⁴C, ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr	Émetteurs γ ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs	Émetteurs γ ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ¹³³Ba
Activités	De 50 Bq à 10 kBq	De 10 à 500 MBq	De 100 Bq à 2 kBq
Géométries	Sources étalées De 3 à 120 mm de diamètre ou 100 x 100 mm et 100 x 150 mm	Capsules De 5 à 8 mm de diamètre et 5 à 15 de hauteur	Sources filaires 5 mm de diamètre x 160 mm de hauteur

Balises de détection

Les personnes travaillant dans le nucléaire, doivent souvent se contrôler à différents endroits des zones radioactives afin de s’assurer qu’elles n’ont pas été contaminées pendant les opérations.

Balises mobiles

A proximité des lieux de travail, les polyradiamètres portables sont principalement utilisés pour contrôler les endroits de contamination les plus fréquents (mains, pieds, tête, voies respiratoires, outils de protections, objets divers, …)

Balises fixes

Entre les lieux de travail et les zones radiologiques non contrôlées, de nombreux équipements de mesures sont utilisés pour détecter la contamination sur les objets, les outils ou les travailleurs.

Contrôleur d'objets © MIRION TECHNOLOGIES

Contrôleur main-pied © MIRION TECHNOLOGIES

Pour ces balises voici les sources les plus adaptées :

Types		Radionucléides	Activités
Filtres	Mix of α, β, γ	⁵⁷Co, ⁶⁰Co, ⁶⁵Zn, ⁸⁵Sr, ⁸⁸Y, ¹⁰⁹Cd, ¹³⁷Cs, ¹³⁹Ce, ²⁴¹Am	10 – 20- 40 kBq
Aiguilles	α	²³⁹Pu	2 kBq
Aiguilles	βγ	¹³⁷Cs	2 kBq
Carte	α	²⁴¹Am	0.3 – 0.6 kBq

Source étalée disque

Source étalée rectangle

Dosimètres

Comme pour les équipements de radioprotection qui surveillent la contamination ambiante, les dosimètres gamma doivent être contrôlés périodiquement.

Ces étalonnages peuvent être réalisés avec des petits irradiateurs gamma et neutron, alimentés par une source radioactive type capsule (généralement de l’ordre d’une centaine de MBq ou GBq de ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ²⁵²Cf, AmBe).

Des sondes et des radiamètres ou des balises de détection peuvent également être contrôlés avec un tel appareil.

Anthropogammamétrie

BOMAB – Bottle Mannikin Absorber- et les fantômes IGOR sont utilisés pour étalonner les contrôleurs corps entier. Ces mannequins sont remplis de sources radioactives afin de simuler des contaminations internes.

Le fantôme BOMAB est composé de 10 cylindres en polyéthylène ou de 10 bouteilles éliptiques remplis d’un liquide radioactif.

Le fantôme IGOR est quant à lui composé de 70 blocs de polyéthylène, remplis de source scellées linéaires. Pour chaque IGOR, le LEA produit des centaines de sources linéaires composées d’émetteurs gamma – ⁶⁰Co, ¹³³Ba, ¹³⁷Cs, ¹⁵²Eu – seul ou en mélange. Les activités disponibles sont : 100Bq – 200 Bq – 500 Bq – 1 kBq – 1.5 kBq. D’autre radionucléides et activités sont disponibles sur demande.

IGOR © RADEK 2et3

Source linéaire © LEA - Cyril Crespeau

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Les balises de surveillance sont utilisées dans les installations nucléaires afin de mesurer la radioactivité des effluents liquides ou gazeux dans l’environnement et la contamination atmosphérique ou ambiante.

Les effluents liquides et gazeux sont en permanence générés par des centrales nucléaires en exploitation (par exemple, la radioactivité potentiellement rejetée dans l’environnement doit être surveillée et contrôlée).

La radioactivité atmosphérique ou ambiante est en permanence surveillée dans les zones de contrôle, grâce à des systèmes fixes, permettant de s’assurer que les travailleurs ne sont pas exposés à une quelconque contamination interne. En plus de cette mesure, des protections collectives et des systèmes de surveillance mobiles sont déployés à proximité des lieux de travail.

Ces systèmes sont étalonnés et vérifiés périodiquement avec les sources radioactives appropriées : aiguilles ou filtres pour les balises aérosol ; capsules, charbon ou gaz pour la mesure des effluents.

Balises de mesure atmosphérique et d’ambiance

Dans les zones contrôlées, la radioactivité atmosphérique et ambiante est surveillée grâce à des balises fixes et mobiles.

Balises de mesure atmosphérique

Équipements

Balise de mesure atmosphérique mobile © BERTIN ludlium

Balise de mesure atmosphérique fixe © LUDLUM

Balise atmosphérique mobile © MIRION TECHNOLOGIES Balise ICAM

Balise atmosphérique fixe © MIRION TECHNOLOGIES

Sources

Source aiguille ©LEA - Cyril Crespeau Carte

Source Carte © LEA

Source filtre © LEA - Cyril Crespeau

Types		Radionucléides	Activités
Filtres	Mix de α, β, γ	⁵⁷Co, ⁶⁰Co, ⁶⁵Zn, ⁸⁵Sr, ⁸⁸Y, ¹⁰⁹Cd, ¹³⁷Cs, ¹³⁹Ce, ²⁴¹Am	10 – 20- 40 kBq
Aiguilles	α	²³⁹Pu	2 kBq
Aiguilles	βγ	¹³⁷Cs	2 kBq
Carte	α	²⁴¹Am	0.3 – 0.6 kBq

Balise de mesure ambiante

équipement de mesure utilisant source capsule

Balise de mesure ambiante fixe © MIRION TECHNOLOGIES GIM-203k

Balise de mesure ambiante fixe © MIRION TECHNOLOGIE

Sources capsules © LEA

Types	Radionucléides	Activités
Capsules γ	⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ²⁴¹Am	50 – 100 – 370 - 700 kBq

Surveillance des effluents liquides ou gazeux

Surveiller chaque rejet d’effluent liquide ou gazeux est important pour protéger l’environnement et les personnes résidant autour des centrales nucléaires. Les radionucléides les plus fréquemment mesurés autour des installations sont ³H, ¹⁴C et l’iode.

Ces mesures sont faites avec des systèmes en ligne ou hors-ligne qui sont étalonnés et vérifiés périodiquement avec des sources scellées appropriées (capsules, charbons) ou non scellées (gaz).

Équipements

Balise effluent liquide en ligne © MIRION TECHNOLOGIE

Balise effluent gaz en ligne © MIRION TECHNOLOGIES

Balise gaz en ligne © CAEN

Sources

Sources capsules © LEA

Source charbon © LEA - Cyril Crespeau

Ampoule Gaz © LEA - Cyril Crespeau Conteneur-métallique-gaz (1)

Conteneur métalique Gaz ( SG500) © LEA - Cyril Delestrade

Bouteille de Gaz © LEA - Cyril Crespeau

Types		Radionucléides	Activités
Capsules	γ	⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ²⁴¹Am	50 – 100 – 370 - 700 kBq
Gaz	γ	⁸⁵Kr	240 kBq – 100 MBq
Charbon	γ	²⁴¹Am	4 kBq
Charbon	Mix of α, β, γ	⁵¹Cr, ⁵⁴Mn, ⁵⁷Co, ⁶⁰Co, ⁶⁵Zn, ⁸⁵Sr, ⁸⁸Y, ¹⁰⁹Cd, ¹¹³Sn, ¹³⁷Cs, ¹³⁹Ce, ²⁴¹Am	20 kBq total

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Une large variété de sources radioactives sont utilisées dans le domaine des laboratoires environnementaux et de radiochimie afin d’étalonner et de vérifier les potentielles déviation des équipements (Compteur Alpha & Gamma, spectromètres et scintillateurs liquides) :

Émetteur α, β, γ seul ou en mélange
Nombreuses géométries and matrices (solides, liquides, résines…)
Activité de 80 Bq à 1 GBq

Applications clés

Compteurs Alpha utilisés pour l’identification et la quantification des émetteurs alpha par comptage brut ou des mesures par spectrométrie.

Compteurs de scintillation liquide pour quantifier les émetteurs de bêta purs comme le ³H, ¹⁴C, ⁹⁰Sr en échantillons liquides.

Détecteurs de rayon Gamma en cristal de type GeHP (Germanium de Haute Pureté) pour la quantification des émetteurs γ (¹³⁷mBa, ¹¹⁰mAg, …) ou des émetteurs αγ (¹³⁷Cs, ⁶⁰Co, ¹⁵²Eu, ¹³³Ba,…).

Alpha Analyst © MIRION TECHNOLOGIE EASA (2)

Source alpha ponctuelle © LEA - Cyril Crespeau

TRICARB © PERKIN ELMER Pack Liquides (1)

Sources liquides © LEA

Germanium © CANBERRA

α ponctuelles

EASA

EASC

EASB

EASD

β ponctuelles

EBSA

EBSB

EBSC

γ ponctuelles

EGSV

EGSA

EGSB

EGSE

EGSC

Liquides et résines

EGRH

EGRE

EGRR

ELSB

Sources fréquemment achetées

Types		Radionucléides	Activités
Ponctuelle	α	²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴¹Am, ²⁴⁴Cm	0.3 – 3 kBq
	β	¹⁴C, ³⁶Cl, ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁷Pm, ⁹⁰Sr	0.08 – 3 kBq
	γ	⁶⁰Co, ¹³³Ba, ¹³⁷Cs, ¹⁵²Eu	4 -40 – 80 – 400 – 3.500 kBq
Résine	γ	⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ¹⁵²Eu	5 – 37 – 100 – 420 kBq
Liquide	α	²⁴¹Am, ²⁴³Am, ²⁴⁴Cm	0.8 – 4 – 200 kBq
	β	³H, ¹⁴C, ⁵⁵Fe	200 – 400 – 4.000 kBq
	γ	⁶⁰Co, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ¹⁵²Eu	20 – 200 – 4.000 kBq

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Avant de quitter les installations nucléaires, pour être stockés ou éliminés, les déchets nucléaires sont caractérisés par plusieurs Systèmes pour mesure non destructive. Ces systèmes permettent notamment de trier les déchets selon les seuils AIEA : DHA (Déchet de haute activité), DMA (Déchet de moyenne activité), DFA (Déchet de faible activité), DFTA (Déchet de très faible activité).

La plupart des systèmes pour mesure non destructive sont composés de spectromètres à rayons gamma et de systèmes à rayons neutron passifs. Ces systèmes sont souvent liés à un logiciel de modélisation pour calculer la courbe d’efficacité du fût analysé, mais les sources radioactives sont toujours nécessaires pour l’étalonnage et le contrôle périodique de l’efficacité des détecteurs.

Les sources les plus utilisées sont (de quelques kBq à des centaines de MBq) :

- Emetteurs γ : (¹⁵²Eu, ¹³³Ba, ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ²⁴¹Am, …)

- Emetteurs neutron : (²⁵²Cf, AmBe)

Système pour mesure non destructive

Sources

Types	Radionucléides	Activités
Sources ponctuelles	⁶⁰Co, ¹³³Ba, ¹³⁷Cs, ¹⁵²Eu, ²⁴¹Am	40 – 400 – 700 – 3.500 kBq

Détecteurs neutron

Types	Radionucléides	Activités
Capsule	²⁵²Cf	70 – 370 – 700 – 1.800 kBq

Sources radioactives pour les installations nucléaires

Balises de détection

Balises mobiles

Balises fixes

Dosimètres

Anthropogammamétrie

Balises de mesure atmosphérique et d’ambiance

Balises de mesure atmosphérique

Équipements

Sources

Balise de mesure ambiante

Surveillance des effluents liquides ou gazeux

Équipements

Sources

Applications clés

α ponctuelles

β ponctuelles

γ ponctuelles

Liquides et résines

Sources fréquemment achetées

Système pour mesure non destructive

Sources

Détecteurs neutron

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