Sources radioactives pour les 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, …)

 

Polyradiamètre Polyradiamètre © MIRION TECHNOLOGIES

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. 

Objects Contrôleur d'objets © MIRION TECHNOLOGIES
hand-foot Contrôleur main-pied © MIRION TECHNOLOGIES
wholebody Contrôleur corps entier © 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

βγ

137Cs

2 kBq

Carte

α

241Am

0.3 – 0.6 kBq

étalées Source étalée disque © LEA - Cyril Crespeau
étalées2 Source étalée rectangle © LEA - Cyril Crespeau

 

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.

 

dosimètres

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.

1et6 (bis) IGOR © RADEK 2et3 Source linéaire © LEA - Cyril Crespeau
BOMAB Sources-filaires-IGOR
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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
BAB Balise de mesure atmosphérique mobile © BERTIN ludlium Balise de mesure atmosphérique fixe © LUDLUM
balise ABPM Balise atmosphérique mobile © MIRION TECHNOLOGIES Balise ICAM Balise atmosphérique fixe © MIRION TECHNOLOGIES
Sources
Aiguille Source aiguille ©LEA - Cyril Crespeau Carte Source Carte © LEA
Filtre Source filtre © LEA - Cyril Crespeau Source Tiroir Source tiroir © 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

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
Capsules (3)-détourée 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
Inlineliquid2 Balise effluent liquide en ligne © MIRION TECHNOLOGIE
inlinegas2 Balise effluent gaz en ligne © MIRION TECHNOLOGIES
Gamon S Balise gaz en ligne © CAEN
Sources
Capsules (3)-détourée Sources capsules © LEA
EDC Source charbon © LEA - Cyril Crespeau
EZSA Ampoule Gaz © LEA - Cyril Crespeau Conteneur-métallique-gaz (1) Conteneur métalique Gaz ( SG500) © LEA - Cyril Delestrade
EZSE 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

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 Alpha Analyst © MIRION TECHNOLOGIE EASA (2) Source alpha ponctuelle © LEA - Cyril Crespeau
TRICARB TRICARB © PERKIN ELMER Pack Liquides (1) Sources liquides © LEA
Germanium Germanium © CANBERRA Pack Résine Sources résines © LEA

α ponctuelles

EASA EASA EASC EASC
EASB EASB EASD EASD

β ponctuelles

EBSA EBSA
EBSB EBSB
EBSC EBSC

γ ponctuelles

EGSV2 EGSV EGSA EGSA
EGSB2 EGSB EGSE EGSE
EGSC EGSC

Liquides et résines

EGRH EGRH EGRE EGRE
EGRR EGRR ELSB 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

 

spectrogamma Système GRS automatique © MIRION TECHNOLOGIES HpGEmobil2 Système GRS mobile © AMETEK-ORTEC
spectrogamma2 Systèmes GRS automatique © BSI HpGEmobil Système GRS mobile © BSI
Sources
EGSB EGSB © LEA - Cyril Crespeau
EGSV EGSV © LEA - Cyril Crespeau

Types

Radionucléides

Activités

Sources ponctuelles

60Co, 133Ba, 137Cs, 152Eu, 241Am

40 – 400 – 700 – 3.500 kBq

 

 

Détecteurs neutron

 

passiveneutron Détecteur neutron pour fûts radioactifs © MIRION TECHNOLOGIES passiveneutron2 Détecteurs neutron pour fûts radioactifs © MIRION TECHNOLOGIES
Capsules (3)-détourée Sources capsules © LEA

Types

Radionucléides

Activités

Capsule

252Cf

70 – 370 – 700 – 1.800 kBq

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