APPORTS DES RAYONNEMENTS IONISANTS DANS L'INDUSTRIE ET l'ENVIRONNEMENT

par J. LAIZIER
 

Introduction
L'image dominante du nucléaire c'est évidemment celle du nucléaire énergétique : la production d'électricité par les réacteurs, et l'activité de gestion du cycle du combustible qui en découle. Ce n'est pas étonnant, compte tenu du poids économique de ce secteur industriel, compte tenu aussi de son impact social.

Il serait dommage que se trouve d'un même coup occulté l'autre "produit" de la recherche nucléaire que constituent les applications des rayonnements et des radioéléments. Car celles-ci touchent et améliorent pratiquement tous les aspects de notre vie quotidienne : médecine, bien sûr, mais également industrie, agriculture, environnement....

Qu'on en juge. Il y a actuellement en France quelques 5000 utilisateurs de radioéléments, dont un quart en médecine et recherche médicale, trois quarts dans l'industrie et la recherche hors médecine. On utilise plus de dix mille jauges basées sur les radioéléments, et plus de trois millions de détecteurs de fumées. Parmi les 50 premiers groupes industriels en France, 33 sont utilisateurs de radioisotopes et de rayonnements, comme Air Liquide, Renault, Peugeot, Alcatel, Nestlé, Shell, Rhône Poulenc, Michelin....

Les rayonnements présentent en effet quelques caractéristiques uniques, qui en rendent souvent l'utilisation incontournable.

Les trois grandes catégories d'applications, dans l'industrie et en environnement, découlent de ces caractéristiques :


L'utilisation de rayonnements intenses, qui sont alors des vecteurs instantanés de transport d'énergie au sein de la matière : c'est l'irradiation industrielle ;
 

L'utilisation de sources de rayonnement d'activité faible ou modérée à des fins de mesure et d'analyse : c'est l'instrumentation nucléonique ;
 

L'utilisation des traceurs radioactifs, pour le suivi et l'étude des transferts de matière.
 



Caractéristiques uniques des radioéléments et des rayonnements ionisants

Un large éventail de pouvoir de pénétration

Il permet d'analyser ou de traiter des épaisseurs très fines de matière (le mg par cm2 et même moins dans le cas des détecteurs de fumées) jusqu'à des épaisseurs considérables de plusieurs dizaines de centimètres (traitement de palettes, pour les photons gamma du cobalt 60 dans les irradiateurs industriels).

Ordre de grandeur, en mm d'eau :
Rayons bêtas : 0,05 -2 mm
Rayons X (5-100 kV) : 0,5 - 5 mm
Rayons X (50 - 200 kV) : 2 - 20 mm
Rayons X (100 - 400 kV) : 5 - 50 mm
Rayons gamma (Ir192) : 20 - 80 mm
Rayons gamma (Co60) : 50 - > 100 mm

Rayonnement de freinage (accélérateur.) : 1000 mm


Un très faible niveau de détection et de mesure

Ce très bas niveau de détection est très largement inférieur à ce que permettent toutes les méthodes chimiques, donc une aptitude sans égale à être exploités pour le traçage et la détection.


Exemple 1 Suspension d'or dans l'eau de mer : 3.10-6 g/t pour 1 µCi/m3

 

Exemple 2 Sable marqué par Ir192 : suivi de la tache pendant 6 mois (au lieu de 2 j par traceurs fluorescents)

 

Exemple 3 Immunologie : mesure de 10-12 g (10-15 mole) dans un échantillon de 1 ml.
 



Grands types d'applications des radioéléments et des rayonnements


Capacité de transférer de l'énergie dans la matière instantanément et dans la masse, en vue d'effets chimiques et biologiques (faisceaux intenses de rayonnements), utilisée pour l'irradiation et l'ionisation

 

Capacité de réaliser une large gamme de mesures (sources de faible activité), utilisée pour l'instrumentation nucléonique et l'imagerie
 

Capacité du rayonnement d'être facilement détectable en trace, utilisée pour le traçage radioactif.