Quelles précautions radiologiques avec les matières nucléaires accessibles ?
Les matières nucléaires représentent tous les objets contenant des éléments radioactifs. Celles-ci peuvent être d’origine naturelle, comme le minerai d’uranium, ou encore fabriquées par l’Homme, telles que le combustible nucléaire. Si certaines matières sont plutôt inoffensives, d’autres doivent être manipulées avec précaution.
De la terre jusque dans nos maisons, la radioactivité est présente partout, dans l’air et les océans et même dans notre propre corps. Elle est en grande partie naturelle, à travers les rayons cosmiques, les rayonnements telluriques issus de l’écorce terrestre ou bien encore avec les éléments radioactifs présents dans notre environnent et dans les aliments que nous mangeons. Avec le temps, l’Homme a peu à peu utilisé cette radioactivité à des fins énergétiques, du minerai d’uranium jusqu’au combustible nucléaire, ou encore pour des usages courants ou médicaux, avec les minéraux contenant de l’uranium et les matériels radiologiques anciens au radium. Tous ces objets et matières demandent de mettre en place des mesures de radioprotection pour protéger leurs utilisateurs des risques de contamination et/ou d’irradiation radiologiques.
Le minerai d’uranium
Le minéral contenant de l’uranium le plus abondant sur Terre est l’uraninite (UO2) ou, dans sa forme plus oxydée, la pechblende (U3O8). C’est un minéral métallique grisâtre à noirâtre. Il est qualifié de primaire étant donné que l’uranium n’a pas subi de transformation géologique ; il est dans son état d’origine.
Pechblende, Source : Le comptoir géologique
L’uraninite est un minéral radioactif qui émet des rayonnements ionisants. Ce sont en quasi-totalité des rayonnements alpha. Ils peuvent être stoppés par une simple feuille papier et ne peuvent pas traverser la peau [1]. En revanche, au contact de cette matière, des particules radioactives peuvent être ingérées ou inhalées, ce qui présente un risque de contamination interne en fonction de la dose absorbée (mesurée en Sievert). L’uraninite va principalement représenter un risque pour les mineurs qui sont en contact direct avec la matière. Pour autant, les protections qu’ils portent (masques, gants, lunettes) assurent leur radioprotection. De plus, aujourd’hui les méthodes d’extraction et d’exploitation sont de plus en plus menées par lixiviation in situ (dissolution du métal dans un minerai brut grâce à un solvant), ce qui permet notamment de diminuer le contact avec la roche et les risques liés au concassage.
Des dérivés de l’uranium
Il existe des minéraux contenant de l’uranium que l’on qualifie de secondaires. Dans ce cas, l’uranium a été soumis à des phénomènes physico-chimiques naturels, tels que l’érosion ou l’altération, ce qui a pu le décomposer et le modifier. Il s’est ensuite reformé et réarrangé en un autre minéral. Les plus communs sont l’autunite ou la torbernite. Ce sont des minéraux, très bien cristallisés, qui se retrouvent généralement chez les particuliers et amateurs de belles pierres.
Autunite, Source : Rob Lavinsky, iRock.com
De la même façon que l’uraninite, ces minéraux ne présentent pas un danger direct d’irradiation. Pour autant, ils ont une radioactivité assez forte, qui implique de prendre des précautions quant à leur manipulation. Lors de sa décroissance radioactive, l’uranium 238 (un isotope présent dans les minéraux d’uranium) forme le gaz radon (radon 222) ; celui-ci peut entraîner un risque de contamination lors de son inhalation. À titre indicatif, les niveaux de radon ne doivent pas dépasser la valeur de référence de 300 Bq/m3 en moyenne annuelle dans des établissements ouverts au public (musées, expositions minérales, etc.). Pour les particuliers, l’IRSN préconise des recommandations pour leur manipulation. Pour éviter tout risque chez soi, il est préférable de conserver le minéral dans une boîte en verre hermétique.
Orum : les objets au radium à usage médical
D’autres objets radioactifs que les minéraux peuvent se retrouver chez les particuliers. Certains sont appelés Orum pour « objets au radium à usage médical », ce sont de vieux objets médicaux, tels que des aiguilles, des tubes, des gaines, des sondes « de crowe », etc. Ceux-ci étaient utilisés auparavant par les médecins radiologues en curiethérapie. Ils n’ont plus aucune utilité aujourd’hui et ont tendance à hiberner dans les caves et les greniers de leurs anciens propriétaires. Il arrive périodiquement (notamment à Gif-sur-Yvette mais aussi vers Nice) que des stocks d’éprouvettes ou d’aiguilles au radium datant du début du XXème siècle soient retrouvés enfouis dans le sol. Il existe aussi des « fontaines à radium », commercialisées dans les années 1920, qui contiennent des capsules de radium. Celles-ci étaient vendues par les industriels de l’époque, qui vantaient les mérites de l’eau enrichie pour ses bienfaits thérapeutiques. On retrouve aussi du radium dans des produits cosmétiques, tels que des rouges à lèvres ou des pommades.
Le radium dans des objets domestiques d’un autre temps
Ce sont principalement des objets contenant du radium qui vont se retrouver chez les civils (l’uranium étant principalement utilisé à des fins industrielles). Tous ces objets, comme par exemple d’anciennes montres à aiguilles ou réveils luminescentes, font aujourd’hui l’objet de collectes de la part de l’Andra. En effet, le radium 226, présent dans ces objets, est un descendant de l’uranium 238, qui va se transformer en gaz radon 222, comme pour les minéraux. Ils peuvent donc exposer leurs propriétaires à un risque de contamination interne par ingestion, inhalation ou par une blessure. Certains de ses objets émettent aussi des rayonnements ionisants intenses qui peuvent présenter un risque élevé d’irradiation externe en l’espace de quelques minutes.
Le combustible nucléaire
Le minerai d’uranium, pour être utilisé dans les combustibles des réacteurs nucléaires, passe par plusieurs étapes de transformations physico-chimiques. Dans un premier temps, des opérations chimiques permettent d’extraire l’uranium du minerai et de le concentrer sous forme d’une poudre jaune appelée « yellow cake ». Le concentré va ensuite suivre une étape de conversion, pour devenir de l’hexafluorure d’uranium. À ce stade, l’enrichissement va permettre d’augmenter la part d’U 235 (l’élément fissile utilisé pour la réaction nucléaire), puis des centrifugeuses vont transformer le gaz en poudre noire (dioxyde d’uranium). La poudre est ensuite comprimée et cuite dans des fours pour former des petites pastilles. Pour finir, les pastilles sont empilées dans des longs tubes en métal (les crayons). Et ces derniers sont regroupés par lots dans des assemblages combustibles.
Concentré d’uranium yellowcake sortant d’un filtre-presse, Source : Orano
La gestion et la manipulation des différentes matières issues de la transformation du minerai d’uranium demandent des précautions strictes, compte tenu des fortes concentrations en uranium. En conséquence, les locaux sont adaptés de manière à garantir la sécurité des employés (ventilations, sas, etc.). De même, leurs équipements de radioprotection permettent d’empêcher toute contamination interne (manipulations sous hottes, gants, lunettes, etc.). Les pastilles d’uranium, de la même façon que le minerai, produisent uniquement des rayonnements alpha. Elles peuvent être manipulées à la main avec des gants (et une tenue adaptée). Les gants servent aussi à protéger les pastilles de l’humidité qui se dégage des doigts.
Pastilles de combustible nucléaire, Source : Framatome
Une fois chargé dans le réacteur, le combustible nucléaire est irradié. À ce stade, les conditions de radioprotection sont beaucoup plus exigeantes pour l’approcher et le manipuler. ■
Par François Terminet (Sfen)
Image : Sélection d’objets contenants du radium, Source : Andra
[1] Les rayonnements bêta et gamma, ainsi que les neutrons, eux, peuvent traverser la peau (à des degrés différents). Les rayonnements bêta sont généralement beaucoup moins énergétiques que les rayons alpha, mais ils vont beaucoup plus loin dans la matière. À titre d’exemple, le tritium émet des rayons béta de faible énergie (5,7 kev en moyenne) mais ils peuvent parcourir quelques mètres dans l’air alors que les rayons alpha émis par l’uranium et ses descendants qui vont avec, ce sont quelques centimètres seulement, mais ils ont une énergie de 4 à 5 Mev, soit un million de fois supérieur
