Tokyo le 29 octobre:

Du Xénon-133 retrouvé en Amérique du Nord prouve que Fukushima est tout sauf un accident localisé [Édité]

Une équipe Canadienne du centre pour la recherche scientifique a procédé, en mars et avril 2011 soit quelques jours / semaines après la phase aiguë de la catastrophe Japonaise de Fukushima-Daiichi, à une campagne de mesures aériennes et terrestres au niveau de l’île de Vancouver à la recherche de radioisotopes pouvant être directement reliés à la contamination émanant de l’autre côté de l’océan Pacifique, à plus de 7500 Km du Canada. Du Xénon-133 a été « trac頻 lors de ces mesures.

Détails intéressants sur la campagne de mesure

A la différence des campagnes de mesures Japonaises souvent très mal documentées, les Canadiens ont fourni dans leur papier pas mal de détails très clairs sur les équipements et les méthodes utilisés. On apprend ainsi (sans surprise) que les relevés ont été menés conjointement à bord d’un avion Pilatus PC-12 de la police montée Canadienne volant à une altitude moyenne de 250 m et à environ 2 à 3 miles au large de la côte occidentale de l’île de Vancouver, ainsi que par des détecteurs installés sur des plateformes mobiles terrestres. Les Canadiens semblaient prendre la menace radioactive au sérieux… Qu’en est-il exactement des mesures ?

L’aéronef se tenait suffisamment loin de la terre pour éviter les interférences radiologiques éventuelles comme les concentrations naturelles de minerais radioactifs susceptibles de perturber les mesures. Le développement horizontal de la mesure s’est étendu sur une distance d’environ 350 km à une vitesse constante d’environ 410 km/h.

Les détecteurs utilisés

L’avion était équipé d’un ensemble de cinq gros cristaux NaI(Ti) 4x4x16 pouces (10x10x40 cm) qui représentaient un volume total actif d’environ 20 litres (!), volume nécessaire pour obtenir une bonne sensibilité aux photons Gamma émis par les radionucléides baladeurs.

Chaque cristal était isolé sur le plan optique des autres (1) et équipé d’un tube photomultiplicateur visant  à amplifier la désintégration des photons entrants se déchargeant au niveau des capteurs pour en permettre le comptage ultérieur. Les cristaux d’Iodure de Sodium (NaI) dopés au Thallium (Ti) permettent de convertir l’énergie induite par les désintégrations des radionucléides en lumière visible par le principe bien maîtrisé de la scintillation Gamma.

La bande passante énergétique de l’équipement

Le spectre énergétique de l’équipement utilisé par les Canadiens permettait de relever des énergies variant de 0 à 3 MeV (2), un équipement complémentaire permettant d’estimer l’interaction des rayons cosmiques (Muons) sur le spectre 3 – 6 MeV.

Le spectre « normal » relevé à l’intérieur d’un immeuble (Thomas Swan) : les radio-isotopes « naturels » dominent comme le K-40 (Potassium), les plomb-214 et Bismuth-214 (descendants Gamma du Radon)…

La déduction du bruit de fond « naturel »

Avant de procéder au comptage et à l’identification des radionucléides recherchés, il est nécessaire de procéder à une première correction permettant de déduire grossièrement de la mesure brute le niveau du « bruit de fond » autrement dit le niveau « naturel » des différents éléments dans un contexte « normal ». Cette opération est réalisée simplement en soustrayant la courbe d’un spectre considéré comme « normal » des relevés graphiques obtenus (3).

On soustrait de l’échantillon analysé (marqueurs noirs, 20/3/11) le bruit de fond (rose) relevé 15 jours plus tard (21/4/11). Nous ferons remarquer que cette méthode de déduction post-analyse n’est évidemment pas parfaite mais, dans un cadre accidentel, à défaut d’échantillon prélevé de manière anticipée, il s’agit hélas de la seule option envisageable.

Les déductions secondaires

Les muons, particules ionisantes crées lors de la désintégration des rayons cosmiques dans la haute atmosphère peuvent également influencer la mesure globale mais leurs effets principaux se produisent majoritairement dans un spectre nettement supérieur à celui des radioisotopes recherchés. Leur action est généralement considérée comme minime.

Cependant, afin de réduire au maximum une éventuelle perturbation, plusieurs relevés complémentaires ont été effectués à des altitudes supérieures afin de dresser une courbe au niveau de 250 m utilisé pour la mesure. La courbe résultante est représentée par une ligne discontinue verte sur le graphique ci-dessus.

Il est enfin souhaitable d’éliminer une éventuelle contamination émise par l’avion renifleur lui-même, qui pourrait par exemple, dans le cas d’un aéronef dédié à cette tâche, avoir été contaminé lors de campagnes de mesure précédentes. Pour effectuer cette dernière pondération, un équipement similaire est installé sur un aéronef différent et les résultats sont comparés.

Étalonnage de l’instrumentation

L’un des points critiques de toute opération de quantification de radioactivité consiste à étalonner la mesure obtenue par rapport à une ou des sources connues. En effet, si l’identification des radioisotopes est facilitée par leur signature énergétique unique, la quantification qui suit cette identification est nettement plus complexe.

On peut effectuer une approche sommaire en considérant que la bande passante de la chaîne de comptage est globalement linéaire et effectuer un étalonnage restreint à l’aide d’un nombre limité de radioéléments significatifs du spectre envisagé (4).

Dans le cadre plus strict d’une étude scientifique, il est nécessaire d’étalonner le plus précisément possible le ou les isotopes recherchés en étalonnant finement – quand l’opération est possible – la chaine de comptage directement au contact de sources identifiées des mêmes radioisotopes. Dans notre cas, si l’on recherche le Xenon-133, il est particulièrement intéressant de calibrer l’appareil directement sur une source identifiée de ce même Xénon-133.

Le Xénon-133

Le Xe-133 fait partie des gaz dits « rares » (car très peu présent naturellement sur terre), il présente une période ou demi-vie courte (5.25 jours), ce qui l’amène – si la source est tarie – à disparaître complétement au bout d’environ 2 mois. Considéré comme relativement peu radiotoxique (tableau IV) du fait de sa faible capacité d’incorporation (5) ou plutôt de sa décorporation rapide (6) ; il est souvent – à tort – mésestimé dans les calculs de retombées (terme-source). Les gaz nobles sont en fait – même si le Xénon est 50 fois plus lourd que l’hydrogène en phase gazeuse – les premiers radioéléments relâchés dans l’atmosphère car ils sont les plus mobiles des inventaires radioactifs et cette caractéristique permet de considérer globalement qu’en cas d’accident majeur, 100% de l’inventaire global des gaz nobles est généralement relâché dans l’atmosphère.

Plus spécifiquement, à Fukushima-Daiichi, nos excellents confrères de l’AIPRI ont calculé que la totalité du Xenon-133 en inventaire relâché pouvait être évalué à environ 2.4 kg (soit environ 0.5 m³) ce qui représenterait environ 400 millions de doses létales (pulmonaires ?) très généreusement dispersées dans l’atmosphère et ayant apparemment effectué a minima un voyage de 7500 km.

Évidemment, les zélateurs nucléocrates vous sortiront des effets de seuil – comme les avocats sortent des effets de manche – pour vous expliquer une nouvelle fois que les concentrations sont négligeables et ne représentent aucun danger tant que les seuils « magiques » ne sont pas dépassés ; aucun danger ? Sachez bien que cela n’existe pas en terme de radioactivité, les récentes études sur le radon et les imageries irradiantes en apportent la preuve : le lien reliant la radioactivité et le développement de cancers est bien plus direct et précis que ce que le village nucléaire aimerait bien vous faire croire… encore un peu.

Synthèse des résultats de la campagne de mesure Canadienne

Les scientifiques Canadiens ont constaté lors du relevé effectué le 20 mars 2011 un pic très significatif à 81 KeV correspondant à la raie Gamma la plus marquante du Xénon-133 ; le niveau relevé alors représentait environ 6 à 7 fois la mesure d’étalonnage effectuée – hélas – ultérieurement, environ 1 mois plus tard. Au niveau activité, ceci représentait une concentration d’environ 30 à 70 Bq / m³. Les concentrations les plus élevées ont été relevées au niveau de la West Coast Trail, près de la frontière Nord-Américaine.

[EDIT du 29/10] Nous apprenons dans cette autre étude scientifique américaine qu’une concentration de 40 Bq/m³ est 40.000 fois supérieure à l’activité habituelle du « rare » Xe-133 sur la côte Ouest de l’Amérique du Nord.

Concentration en radioxénons du 1/3/11 au 31/3/11à Richmond, Wa, USA. Notez l’échelle logarithmique et la valeur maximale incroyablement élevée d’environ 40 Bq / m³ par rapport à la valeur « normale » mesurée à 0.1 nBq/m³ au moyen d’un appareillage dédié hyper-sensible. Peut-on réellement encore parler de concentrations « inoffensives », attendues qu’elles représentent plus de 400.000 fois l’activité naturelle du Xénon ?

Source : Elevated radioxenon detected remotely following the Fukushima nuclear accident, Bowyer et al., Journal of Environemental radioactivity, juillet 2011

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(1) Blindage réalisé à l’aide d’une feuille d’aluminium facilement traversable par les rayons Gamma ; rappelons que plus la densité du blindage est faible, plus son atténuation Gamma est modérée

(2) MeV : Millions d’Électrons-Volt ; chaque radionucléide émetteur Gamma possède une signature permettant de l’identifier formellement : 0.662 MeV pour le Césium-137, 0.081 MeV pour le Xe-133…

(3) L’échantillon considéré comme « normal » étant obtenu idéalement antérieurement ou à la limite postérieurement à l’échantillon analysé si l’on se contente de rechercher des éléments à faible durée de demi-vie

(4) Des sources identifiées d’Europium-152 SCT sont fréquemment utilisées à cet effet car elles présentent la particularité de combiner 3 raies Gamma intéressantes situées à 0.122, 0.344 et 1.41 Me

(5) Incorporation : contamination interne par introduction de source(s) radioactives dans le corps

(6) Décorporation : le contraire, l’expulsion plus ou moins rapide des radionucléides par les voies naturelles ; dans le cas précis des gaz nobles, la dimension de leurs atomes leur permettrait d’échapper presque complétement, selon les scientifiques, au piège des cul-de-sacs pulmonaires