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I- Sources radioactives rencontrées - photos et caractéristiques
II- Identification des radionucléides et quantités
À cause des malheureux
événements passés1,
2 et 3, les récupérateurs
et les recycleurs de ferraille incluant les aciéries et les
fonderies veulent prévenir l'entrée de toute source
radioactive qui pourrait conduire à leur fonte possible ou
à leur transfert à des clients ainsi qu'à des
travaux et coûts de décontamination,
d'élimination et parfois de fermeture temporaire de l'usine.
Les sites d'enfouissement de déchets veulent aussi
prévenir l'entrée de tel matériel radioactif
chez eux.
Beaucoup de sources radioactives trouvées dans la
récupération et le recyclage proviennent originellement
des installations nucléaires (produits de fission et
d'activation) ou des installations d'irradiateurs industriels et de
recherches (Co 60, Cs 137), de téléradiothérapie
(Co 60, Cs 137), de radiographie industrielle (Co 60, Ir 192, Tm 170,
Yb 169), de brachythérapie (Ra 226, Co 60, Cs 137, Ir 192), de
jauges d'humidité (Am 241/Be, Ra 226/Be), des jauges au
césium 137, de diagraphie de forage (Am 241/Be, Cs 137, Cf
252), de l'industrie de la potasse (K 40) et des sources bêta
diverses. On trouve également des tuyaux contaminés par
l'uranium et le thorium. Il peut y avoir d'autres sources
radioactives venant de ces domaines et d'ailleurs. Les sources
radioactives dans le métal récupéré ou
recyclé ont habituellement de très longues demi-vies et
de grandes énergies.
Les 6 premières
photos ci-dessous illustrent successivement
un appareil de
téléthérapie, une jauge, une caméra
portative et deux caméras mobiles de radiographie industrielle
et un ensemble de contenants de transport.
Ces dispositifs peuvent tous contenir une source de rayons gamma
lorsque récupérés ou recyclés. Ces photos
sont une courtoisie de la Commission de
Contrôle de l'Énergie Atomique du Canada. Les deux dernières
photos représentent un
système fixe de détection de
rayonnements et un spectromètre gamma pour identifier les sources radioactives telles que
discutées plus loin. Elles sont une gracieuseté
d'Exploranium.
Système de détection et
installation
Il existe des systèmes fixes de haute performance pour la
détection des rayonnements gamma pénétrants, de
sources radioactives. Ces systèmes de détection sont
habituellement installés à la balance des
véhicules (camions ou wagons ferroviaires) apportant la
ferraire de l'extérieur. On les trouve parfois au
déchiqueteur ou au convoyeur.
Avant de se munir d'un système de détection de
rayonnements, il y a avantage d'obtenir les informations techniques
et commerciales pertinentes auprès des fournisseurs et de les
comparer et de consulter des utilisateurs.
Un tel système de détection stationnaire comprend
habituellement deux boîtiers de détection
séparés ayant chacun un ou deux scintillateurs et des
composantes électroniques semblables, des senseurs optiques
extérieurs pour les mouvements de véhicules ainsi
qu'une console du système. Toutes ces composantes sont
reliées entre elles au moyen de câbles
électriques et de conduits souterrains.
Chaque boîtier de détection est monté sur un
support solide à la mi-hauteur des charges habituelles des
véhicules. La distance entre ces boîtiers verticaux est
un peu plus large que la largeur maximale prévue des
véhicules. Les grandes surfaces des boîtiers sont
parallèles aux côtés latéraux des
véhicules. La console du système est montée dans
la guérite de la balance ou en un autre endroit de
surveillance intérieur ou extérieur.
Dans chaque boîtier, il y a au moins un scintillateur, qui est
généralement une grosse plaque épaisse de
scintillateur plastique en PVT de 18 L chacun. Pour atteindre une
sensibilité optimale du système, il leur faut un ou
deux photomultiplicateurs de très haute qualité, une
conception électronique spéciale et une bonne
géométrie par rapport à la distance
véhicule-détecteur. Il y a avantage de fixer quelques
centimètres d'acier ou un autre blindage à faible bruit
de fond, à l'arrière et sur les 4 côtés de
chaque boîtier afin de réduire le bruit de fond naturel
et ainsi augmenter la capacité de détection.
Les rayons gamma émis dans toutes les directions issus d'une
source radioactive présente dans un véhicule passant
lentement à 3 - 5 km/h, traversent d'abord son propre blindage
si présent. Ensuite, ils traversent la ferraille, chaque paroi
du véhicule, la paroi du boîtier, et l'enveloppe du
scintillateur. Le scintillateur de PVT absorbe une partie des rayons
gamma qui arrivent. Cette absorption produit des étincelles
appelées scintillations de lumière qui
réfléchissent sur la surface étanche. Ces
impulsions de lumière sont recueillies en une ou deux
fenêtres en contact avec un ou deux tubes photomultiplicateurs
correspondants qui les convertissent en impulsions
électriques. Le système électronique les analyse
et les transforme en information utile pour la console.
Le but des scintillateurs, des tubes photomultiplicateurs et de
l'électronique incorporée dans les boîtiers est
de détecter les rayons gamma des sources, même
blindées, enfouies dans une charge de ferraille. Le
déclenchement de l'alarme lors du passage lent du
véhicule conduit à son refus à l'entrée
du site à moins qu'il y ait une fausse alarme ou une alarme de
bruit ou à cause de la présence trouvée de
matière radioactive chez le chauffeur ayant eu un test de
médecine nucléaire.
Une difficulté rencontrée en pratique est le
très faible niveau supplémentaire de rayonnements
à détecter par rapport au bruit de fond existant.
À cause de ceci, les appareils manuels sensibles sont
inadéquats pour la détection de sources arrivant au
site.
Ils sont toutefois utiles comme compléments pour mieux
localiser la source en s'approchant du véhicule qui a
déclenché l'alarme du gros système. Les petits
appareils sensibles ne peuvent mesurer l'émission d'une source
que si le niveau de rayons gamma excède de beaucoup le bruit
de fond naturel.
La console possède un affichage d'accès d'interface au
système et un lieu d'accès électrique. Elle
possède aussi une imprimante qui enregistre habituellement un
écrit des alarmes et des messages d'avertissement. Les
composantes suggérées pour un système de
détection de rayonnements à la console sont:
- Affichage lumineux pour l'information du système et les
alarmes
- Bouton pour régler les paramètres du système
et pour récupérer les données d'alarmes et pour
le mot de passe
- Bouton rouge d'alarmes de rayonnements que l'on peut rendre
silencieux en le réglant de nouveau après
enregistrement des données d'alarme
- Bouton jaune ou vert pour indiquer que l'appareil est en marche.
Sur certains appareils, le bouton peut clignoter pour indiquer qu'une
composante fonctionne mal ou que le véhicule circule trop
vite.
- Alarme audio pour avertir qu'il y a une source radioactive, et dans
certains appareils pour signaler une erreur dans le
système
La console du système collecte et surveille l'information de
rayonnements reçue aux détecteurs et affiche les
données sur le graphique. Le but d'utiliser parfois deux tubes
photomultiplicateurs par scintillateur est de fournie un
back-up
électronique certain pour la sécurité de
détection des rayons et aussi pour utiliser un tel circuit en
coïncidence pour réduire le bruit électronique.
Ainsi, on peut réduire le seuil d'alarme à quelque 3
déviations standard au-dessus du bruit de fond réduit
par le véhicule présent. Si le système
détermine qu'il y a présence d'une source radioactive
émettant des rayons gamma, l'alarme audio déclenche et
l'information de l'alarme s'affiche sur l'écran de la console.
Pour détecter les rayons de très faibles
énergies venant des sources blindées pouvant se trouver
dans la ferraille, la détection ne peut se faire qu'à
des niveaux sous le bruit de fond.
Ainsi, le système mesure continuellement le bruit de fond
avant l'entrée du véhicule dans la zone de
détection. Dès que le premier senseur optique
enclenche, le système reconnaît sa présence et
enregistre les mesures du nouveau bruit de fond réduit de
quelque 40 % par la présence du camion et de sa charge. C'est
ce qu'on appelle le bruit de fond avec véhicule présent
(véhicule in background). Après la fin du passage du
véhicule et des enregistrements des mesures, le
microprocesseur analyse les données et déclenche
l'alarme seulement s'il y a dépassement du bruit de fond avec
le véhicule présent. Il y a alors affichage de
l'information d'alarme à la console.
Certains systèmes ont été conçus pour
surveiller également toutes les composantes internes et pour
alerter l'utilisateur et le manufacturier de l'appareil par un
système de télécommunication de tout
défaut. Avec un tel système de diagnostic en contenu,
s'il y a détection d'un problème, les signaux sont
réacheminés pour tirer avantage d'un système de
back-up. Les
défauts décelés sont affichés à
l'écran de la console pour qu'on s'en occupe. Ceci peut
permettre malgré tout à l'opérateur de
poursuivre la surveillance des véhicules.
Des modems internes facilitent la maintenance s'il y a un besoin
d'ajustement. La console a un affichage d'alarmes, et, dans les
installations plus récentes, elle peut contenir les
éléments suivants:
- Diagnostic d'alarmes affichées sur l'écran à
cristaux liquides par l'imprimante à la console ou ailleurs;
il peut y être imprimé immédiatement dans le
registre et être mis dans la mémoire pour usage
éventuel
- Information enregistrée des alarmes et historique pour
retransmission par logiciel à un ordinateur personnel
- Logiciel du registre du véhicule pour enregistrer et
entreposer les données pour chaque analyse segmentaire
incluant la vitesse et l'accélération de va-et-vient du
véhicule dans la zone de détection
- Automatisation possible de livraison incontournable d'un feuillet
de conformité sur les rayonnements
- Possibilité d'analyse sur graphique pour aider la
localisation de la source dans le camion ou le wagon
Il existe divers moyens d'identifier et de localiser une source radioactive3. On peut identifier visuellement beaucoup de contenants de sources radioactives par leurs formes, leurs grosseurs, le symbole de radioactivité et les écrits. Parfois on en identifie à cause de l'expérience personnelle telle qu'une tige d'un mètre de longueur au radium 226 utilisée comme tige antistatique en lithographie. L'expérience acquise et la comparaison de photographie peuvent aider à identifier des sources radioactives avec ou sans blindage. Si l'on a un accès direct à une telle source ou dispositif nucléaire après déchargement sur une surface non poreuse sous contrôle radiologique, il devient plus facile d'identifier la source. Le moyen idéal est sûrement par l'utilisation d'un spectromètre (gamma) portatif programmé pour analyser les rayons émis et identifier les radionucléides correspondants. Les résultats affichés à l'écran à cristaux liquides et mémorisation des résultats de spectrométrie, de débit de dose et de dose accumulée dans un temps donné. Les résultats sont immédiats. Les résultats obtenus en divers lieux et moments sont emmagasinés dans la mémoire et peuvent être réaffichés ou sortis sur un ordinateur personnel. La dernière photo de la figure illustre le spectromètre GR-130 d'Exploranium. Au sujet de la quantité de matières radioactives en MBq d'une source identifiée, on l'obtient par calcul simple en utilisant le débit (intensité) de dose mesurée à un mètre de distance combiné à la constante spécifique d'émission photonique publiée pour le radionucléide identifié. Si la source est dans son dispositif nucléaire, le résultat calculé sous-estimera généralement de beaucoup la vraie quantité en MBq.
Sur un site recevant de la ferraille de l'extérieur, on devrait avoir d'avance un certain nombre de procédures utiles pour l'usage interne et externe. Les procédures internes peuvent inclure une procédure générale et d'autres spécifiques sur les actions en cas d'alarmes, sur les mesures de rayonnements dans la zone contrôlée, sur les enquêtes internes, sur la protection du personnel, etc. Il devrait y avoir des procédures d'entraînement et de formation pour le personnel général et de radioprotection, des procédures pour les gens de première ligne, les techniciens, etc. Il y aurait lieu d'avoir aussi des procédures sur les registres, la gestion d'urgence, l'administration et pour les relations publiques. Au sujet des procédures externes, elles devraient être faites conjointement avec l'entreprise du camionneur pouvant venir livrer une source radioactive avec la compagnie d'élimination de sources avec l'agence de sécurité nucléaire nationale et parfois internationale afin d'être préparés pour l'emballage, le transport et l'élimination de sources radioactives.
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1. |
OCDE/OECD |
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2. |
Lubenau J. O. and Yusko J. G. |
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3. |
IAEA |
