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Écrit par : Géopolis

Publié le : 15 Septembre 2024

Ce dossier a été constitué grâce aux informations diffusées par l’IRSN, l’ANDRA, la base de connaissance grand public laradioactivite.com, la contribution de J.-C. Boulliard et les documents des fabricants de matériel de détection de la radioactivité.

Voir aussi le dossier consacré à la radioactivité : cliquer ici

La radioactivité est un phénomène naturel : c’est la transformation d’atomes instables, avec émission de matière et d’énergie, sous forme de rayons alpha (a), qui sont des noyaux d’hélium, bêta (b) qui sont des électrons, ou gamma (g) qui sont des photons ; particules de lumière plus énergétiques que les rayons X. La radioactivité naturelle est faible mais elle est présente partout, tout le temps.

Beaucoup de roches et de minéraux contiennent plus ou moins d’atomes d’uranium et de thorium radioactifs. Le corps humain lui-même est radioactif car il contient une variété de potassium, (l’isotope ⁴⁰K). A la radioactivité terrestre s’ajoutent l’espace et le Soleil qui sont d’autres sources de radiations.

Il y a deux mondes ; celui de la radioactivité naturelle et celui de la radioactivité artificielle des centrales nucléaires et de l’armement. Il est question ici de la radioactivité naturelle.

La radioactivité a été découverte en 1896 par Henri Becquerel (1852-1908) sur des sels d’uranium. Ce métal avait été isolé en 1789, principalement extrait de la pechblende.

D’autres minéraux uranifères fréquents comme l’autunite et la torbernite ont été décrits vers la fin de ce siècle. Quelques autres, comme l’uranophane (1853), la carnotite (1899), la liebigite (1848) ou la schröckingerite (1873) sont décrits durant le 19^e siècle (voir mindat.org).

Au début du 20^e siècle l’engouement pour le radium fait des ravages. Utilisé en pharmacie, cosmétiques et autres, son utilisation est interdite en 1937, sauf en radiothérapie et totalement abandonnée en 1976. (Voir notre article sur www.geopolis.fr : La radioactivité).

Après la seconde guerre mondiale l’intérêt pour les gisements d’uranium croît pour développer le nucléaire civil et militaire. La France était pionnière et ouvrait de nombreuses mines sur son territoire, Saint-Pierre (Cantal), la division minière de la Crouzille, Margnac-Compreignac (Haute-Vienne), les Bois-Noirs Limouzat (Loire), près de 210 sites sur 25 départements pour une production de 76 000 T d’uranium et à l’étranger le district du Haut-Ogooué avec le gisement de Mounana, au Gabon.

L’ATTRAIT POUR LES MINERAUX DE THORIUM ET D’URANIUM

Liées à ces nombreuses exploitations, des minerais d’altération secondaires, souvent proches de la surface, forment des minéraux radioactifs très colorés, esthétiques et de belles dimensions avec des cristaux centimétriques, séduisent les collectionneurs. De nombreuses nouvelles espèces voient le jour comme la rameauite, la compreignacite, la francevillite, la chervetite, la curienite, la lenoblite, la bariandite et la schubnelite et enrichissent les collections.

Mindat répertorie et présente de nombreuses photographies de ces minéraux.

1. Dans l’onglet Search Minerals By Chemistry - https://www.mindat.org/chemsearch.php
2. Sélectionnez U dans le tableau de Mendeleiev
3. puis search minerals : 437 minéraux uranifères répertoriés
4. Sélectionnez Th dans le tableau de Mendeleiev
5. puis search minerals : 106 minéraux thorifères répertoriés.

LES RISQUES

Nous possédons cinq sens qui nous permettent d’appréhender d’éventuels risques ; chaud, brulant, froid, amer, beurk dégoutant, fort, soufré, aigu, … , mais nous ne possédons pas de sens qui nous permette de détecter la radioactivité.

Nos sens peuvent nous renseigner pour certaines roches et minéraux présentant une palette de couleurs très caractéristiques du jaune au vert assez reconnaissables, comme l’autunite, la torbernite, l’uranophane, la cuproslodowskite. Mais d’autres sont plutôt ternes et massifs comme la pechblende, l’uraninite ou la monazite, sans signes particuliers, peut être leur densité, pour certains, peut-elle nous interroger ?

Certains minéraux sont fragiles, s’altèrent avec le temps et génèrent des poussières. C’est le cas de minéraux des zones altérées, de minéraux micacés, lorsqu’ils ne sont pas stabilisés, par exemple la vanuralite de Mounana.

La manipulation des roches et des minéraux les plus friables peut engendrer un risque de dispersion de poussières et d’exposition interne en cas d’inhalation ou d’ingestion de ces poussières.

Il existe de nombreuses roches et minéraux renfermant de l’uranium ou du thorium, en concentrations variables. Il faut penser également aux espèces minérales qui peuvent renfermer U ou Th dans certaines conditions, comme le zircon. Ainsi qu’aux espèces minérales fréquemment associées à d’autres minéraux radioactifs, comme les minéraux de terres rares dans le cas de dépôts de minéraux lourds, ou des minéraux des gisements de phosphates.

La désintégration des radionucléides présents dans ces minéraux augmente le niveau de radioactivité naturelle ambiant, notamment en gaz radon.

Le radon est une composante particulière de l’irradiation naturelle. Le radon est un gaz, il peut être inhalé. Or une matière ingérée est plus nocive car les particules interagissent avec la matière biologique. Il n’y a plus d’atténuation de l’exposition avec la distance. Le gaz radon a une durée de vie courte (quelques jours), en revanche ses descendants ont des durées de vie plus longues, ils peuvent se fixer dans le corps et s’y accumuler pendant des décennies.

Les risques viennent des radiations et de concentrations excessives de radon. Pour les détecter il faut s’équiper des instruments permettant de les mesurer, des appareils de mesure des rayonnements compteurs Geiger-Muller, gamma « gammamètre » (radiamètre) et du radon.

MESURE DES RISQUES : LES UNITES

Il existe plusieurs unités de mesure de la radioactivité. Celles qui sont les plus utilisées sont le Sievert, Sv et le Becquerel.

• Pour les irradiations sur la matière vivante, elles se mesurent en mSv (microSievert) et en mSv (milliSievert).
• Pour le radon dans un environnement, en Becquerel, nombre de désintégrations par seconde par mètre cube, (Bq/m³).

Les connaissances acquises sur les conséquences des irradiations ont permis d’établir des seuils de doses reçues.

MESURE DES RISQUES : QUELQUES CHIFFRES REPÈRES

L’exposition naturelle annuelle commence à partir d’1mSv pour les régions les moins radioactives, comme le Bassin Parisien, et atteint des records de 50 mSv dans certaines régions du Brésil, d’Iran ou d’Inde.

On estime que la dose naturelle annuelle moyenne mondiale se situe autour de 2,5 mSv.

En France, l’irradiation moyenne annuelle d’origine naturelle est de 2,9 mSv à laquelle s’ajoute l’irradiation artificielle dont la moyenne annuelle est de 1,6 mSv.

Les régions qui ont les radioactivités record à 50 mSv/an ne présentent pas de pourcentage anormal de pathologies liées à la radioactivité.

On estime que l’impact sur les statistiques de santé devient détectable à partir de 100 mSv/an. A cette dose, selon l’Académie Américaine, 1 personne sur 100 développera un cancer à cause de l’irradiation (Delbecq, 2013). Pour 10 mSv/an, ce chiffre descend à 1 personne sur 1000. Sachant que 42 personnes sur 100 contracteront un cancer dû à d’autres causes. N’oublions pas cependant que nous ne sommes pas tous égaux devant les radiations, comme les autres matières cancérigènes.

• Exposition au radon

La part de dose d’irradiation moyenne annuelle naturelle due au radon est de 1,5 mSv en France, avec une forte disparité, entre 0,54 et 6,5 mSv (chiffres de l’IRSN). Selon l’organisation mondiale de la santé (aide-mémoire n°291, mise à jour d’octobre 2009), le radon serait, dans de nombreux pays, la deuxième cause de cancer du poumon après le tabagisme.

• Les « doses-seuils » fixés par la réglementation sur la santé publique et la prévention des risques professionnels

En France, des mesures préventives doivent être prises dès que l’exposition est susceptible de dépasser les niveaux suivants :

• 0,08 mSv/mois, soit 80mSv/mois pour l’organisme entier. Soit 1 mSv/an.
• 4mSv/mois pour les extrémités et la peau. Cette dose est donnée par cm² (4mSv/mois/cm²), quelle que soit la surface exposée.
• 6 mSv/an en dose efficace d’activité du radon.
• Pour le radon le seuil limite a été baissé à 300 Bq/m³ en moyenne annuelle. Au-delà, des actions doivent être entamées pour réduire le niveau en-dessous de ce seuil.

MEDURE DES RISQUES : DETECTION DE LA RADIOACTIVITE

Le compteur Geiger-Muller

Il a été mis au point par Hans Geiger et Walter Müller en 1928. Il permet d’indiquer la présence de rayonnements ionisants, il peut détecter tous les rayonnements sans distinguer le type de rayonnement, émis par une source radioactive et son intensité. Il aide à localiser cette source, identifier les risques possibles et prendre des mesures si nécessaire.

Il est constitué d’un tube Geiger-Muller, rempli d’un gaz rare (argon, hélium, néon,  non conducteur) traversé par un fil de métal. Le tube cylindrique est la cathode (pole -) et le fil de métal l’anode (pole +) avec une grande différence de potentiel entre les deux.

Lorsqu’un rayonnement incident pénètre dans le tube il a pour effet d’ioniser le gaz rare (il arrache les électrons du gaz qui vont chercher à rejoindre l’anode) et produit un courant électrique, converti en son ; « un crépitement » qui permet de suivre la mesure à l’oreille, ou enregistré pour être affiché, quand l’électronique de traitement le permet.

Il existe une grande variété de compteurs Geiger. On distingue deux catégories, selon que le tube possède une fenêtre ou non à son extrémité.

• Tubes avec fenêtre ou scintillomètre. La fenêtre étant faite avec un matériau peu absorbant comme le mica, des particules bêta peuvent pénétrer dans le tube et y être détectées. Pour la détection des particules alpha, au parcours très court, la source doit être en quasi-contact avec la fenêtre.
• Tubes sans fenêtre. Ces tubes sans fenêtre et suivant l’épaisseur des parois métalliques de la chambre, sont utilisés pour la détection de rayons gamma et X, et la mesure de débits de dose.

©ANDRA

Dans le compteur Geiger de gauche, le tube est séparé du boitier assurant l’alimentation électrique, les circuits électroniques et l’affichage des résultats.

Dans le petit détecteur de droite, utilisé pour la mesure de débits de doses, tous ces éléments sont réunis dans un seul boitier qui tient dans une main. Le tube Geiger qui se trouve à l’intérieur est petit et nécessite un voltage en proportion, assuré par une pile.

Modes de lecture

Les impulsions sont mises en forme par l’électronique pour être comptées. Le résultat peut être converti en son un « crépitement » qui permet de suivre la mesure à l’oreille, ou affiché sur un afficheur digital, ou les deux.

Il existe deux modes de lecture de rayonnement détecté : un simple comptage du rayonnement détecté : une.

• Simple affichage des taux de comptage mesure de la dose de rayonnement reçue.  Le taux de comptage est le nombre de rayonnements détectés enregistrés sur une période de temps définie, seconde, minute … Ce mode est normalement utilisé à proximité d’une source émettrice de particules alpha ou béta.

• Évaluation d’un débit de dose résultant des rayons gamma ou X. Cette évaluation est délicate. La nombre de photons détectés ne suffit pas, car un tube Geiger – Müller ne mesure pas leur énergie, qui entre également dans le calcul des débits de doses reçues. Pour évaluer ces débits de dose à partir des taux de comptage, il est nécessaire d’appliquer une “compensation d’énergie”, qui est effectuée par l’électronique à partir de facteurs correctifs déterminés lors de la conception et l’étalonnage de l’appareil. Cette technique de « compensation d’énergie» consiste à ajouter un écran de matériau absorbant autour du tube. Ce filtre absorbe préférentiellement les photons de basse énergie. L’évaluation de la dose est ainsi “améliorée”.

Composantes d’un compteur Geiger portable

© Wikipedia

Ces détecteurs portables, très maniables, sont utilisées pour la mesure de débits de dose provenant de rayons gamma et X. On voit au centre les circuits d’électronique et l’écran d’affichage et à droite le tube et le compartiment de batteries. A cause des petites dimensions du tube, l’obtention d’un champ électrique suffisant à l’intérieur, se fait à l’aide de batteries.

Limitations, il existe deux limitations principales :

• Le tube ne fait pas la différence entre les types de rayonnement. La réponse d’un tube Geiger – Müller est de la même ampleur quelle que soit la nature du rayonnement,
• Il reste muet face à un taux de rayonnement élevé, en raison du “temps mort” des tubes. Un tube devient provisoirement insensible après chaque ionisation du gaz. Durant ce “temps mort” tout autre rayonnement incident n’aura pas d’impact. Les chambres d’ionisation sont préférées pour des taux de rayonnement élevés.

DETECTION DU RADON

Le dosimètre permet de mesurer le radon présent dans l’air ambiant. La détection se fait grâce à un film en polymère traité sur lequel chaque impact de particule alpha laisse une trace, comme un film photographique. Le nombre d’impacts (déterminée en laboratoire), et la durée de la mesure permet d’estimer la concentration en radon exprimée en becquerels par mètre cube., Il existe aussi des détecteurs de radon avec mesure électronique.

ATTENUATION DES RISQUES

• La réduction du niveau de radon

En général, si rien n’est fait, le niveau de gaz radon dans un lieu clos et fermé contenant des minéraux radioactifs, dépasse le seuil admis. Ce n’est pas un problème difficile à résoudre, mais il demande quelques investissements. Le radon est un gaz et l’on s’en débarrasse avec une ventilation adaptée. Cette ventilation peut être celle de la salle de stockage des spécimens radioactifs. Si elle est insuffisante, on peut aussi opter pour une armoire de chimie ventilée.

• Le conditionnement par mise sous cellophane ou mise en boite

Pendant le repérage des minéraux radioactifs, on les conditionnera en les mettant dans des boites plastiques transparentes et si l’on n’en a pas, dans des sachets plastiques transparents.

Conditionnement de minéraux d’uranium et de thorium dans des boites fermées ou des sachets en plastique fermés.

Les manipulations de ces minéraux sont d’autant plus sécurisées si l’on porte au moins des gants à usage unique, et si possible une blouse, une charlotte et un masque. Et que l’on se lave les mains après les avoir manipulés.

EN CONCLUSION

Les risques viennent de doses d’expositions dépassant des seuils précis. On peut évaluer le risque si on peut le mesurer. Pour le faire il suffit d’acquérir un appareil de mesure des débits de doses (gradué en mSv/heures). On peut calculer les doses reçues en multipliant les débits de dose par les durées d’exposition. Comme les débits de dose décroissent rapidement avec la distance, on diminue ce risque, jusqu’à le rendre négligeable, en rangeant les minéraux loin des zones que l’on fréquente, quand les doses reçues sont en dessous des seuils : < 1mSv/an.

SOURCES A CONSULTER

• Les risques liés aux minéraux radioactifs https://www.irsn.fr 24/06/2024

Les collections de minéraux sont parfois radioactives. L’IRSN et d’autres acteurs publics aident les musées et les collectionneurs privés à évaluer et à limiter les risques radiologiques.

 Des spécialistes en radioprotection de l’IRSN interviennent régulièrement dans les musées ou auprès de particuliers qui disposent des grandes collections de minéraux. Ils examinent les risques radiologiques puis suggèrent des solutions.

• Tout savoir sur le radonhttps://youtu.be/xLiu-VJ97C4?
• Site de l’ANDRA, andra.fr - https://www.andra.fr/les-dechets-radioactifs/la-radioactivite/mesures-de-la-radioactivite
• Site laradioactivité.com
  • https://laradioactivite.com/articles/laboratoire/lesdetecteurshistoriques
  • https://laradioactivite.com/articles/laboratoire/compteurs_geiger

• La lettre de l’OCIM N° 206 juillet Aout 2023 : Médiation des sciences - Gestion de la radioactivité dans les collections des minéraux, Retours d’expérience - Paola GIURA et Jean-Claude BOULLIARD

Images

Collection de minéraux de Sorbonne université, Alain Jeanne-Michaud

MIM Musée de Minéraux de Beyrouth

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Écrit par : Géopolis

Publié le : 13 Août 2024

EUGEN 2024 à Sisteron du 29/07 au 04/08/2024

(Camping Lou Pèbre d’Ail à Malfougasse Augès)

Lundi 29/07/2024 :

- Arrivée des 150 participants avant 18h

- Repas pris en commun (barbecue)

- Conférences :

 Eugen : association allemande qui existe depuis 25 ans dont le but est de faire découvrir la géologie d’un pays Européens aux étudiants Européens et c’est la première fois que des étudiants français Marion Gerbel et Jules Dubost avec l’aide de 9 bénévoles se portent volontaires pour organiser un camp en France.

La Géologie Française et régionale : Elle débute dans l’hémisphère sud à l’époque du supercontinent pour progressivement remonter dans l’hémisphère nord dans sa position actuelle. Les principaux évènements marquant la géologie de notre pays ont été évoqués : orogénèse varisque, hercynienne, pyrénéenne et alpine, les différentes transgressions et régression marine, les évènements tectoniques et volcaniques…

Pour terminer la soiréé « Ice Breaker PARTY »

Mardi 30/07/2024 :

Excursions :

Matin : Le Vélodrome d’Esclangon

Belle randonnée géologique dans la vallée du Bès dans l’UNESCO Géoparc et la réserve naturelle géologique de Haute-Provence.

Pour accéder au site une randonnée de 4,5Km à parcourir, 1h20 de marche avec un dénivelé de 350m au cours de laquelle on peut admirer les clues de BARLES pour enfin gagner le petit sommet du Serre d’Esclangon et profiter de ce paysage fascinant structuré par la rencontre des dépôts marins et la surrection des alpes il y a environ 20Ma. On admire au milieu la lame de Facibelle qui défie l’érosion et sur la droite du vélodrome le pli de la Grande Cloche, la Montagne de Chine et les clues de Barles et dans notre dos le Blayeul.

Après-midi : La dalle aux ammonites de Dignes les Bains

Véritable cimetière marin de 320m² formé au Jurassique inférieur où gisent plus de 1500 ammonites de l’espèce Coroniceras multicostatum qui permettent de dater le terrain de 200Ma.

Cet ancien fond marin a subit à l’ère tertiaire la surrection des Alpes et se retrouve maintenant à plus de 600m d’Altitude avec une inclinaison de 60°.

Ce site est aménagé et protégé par la réserve naturelle.

Soir :

Repas pris en commun

 Conférences :

- Les Karst du Péloponèse

- Les Micro-algues du dévoniens

- Les Microfossiles et foraminifères

Pour finir la soirée : Party

Mercredi 31/07/2024 :

GEOLYMPICS : Journée traditionelle des EUGEN MEETING de Jeux permettant de faire connaissance et d’installer la convivialité entre tous les participants.

Pour finir la soirée : PARTY

Jeudi 01/08/2024 :

Excursions :

- Matin : Paléogalerie de Salignac : Visite du Musée de LUC EBBO et de son exposition « Dinosaures : nouvelles découvertes en pays sisteronais ».

Luc nous a emmené ensuite sur les terrains qu’il parcourt pour faire ses découvertes, afin de nous expliquer IN SITU la géologie de la Fosse vocontienne.

- Après midi :

Les Siréniens de Castellane :

Depuis le col de Lèques une randonnée de 2,5Km permet d’atteindre la ravin de Tabori où se situe ce troupeau de mammifères marins (=vaches marines) cousins des dudong et des lamentins que l’on peut observer derrière des vitres de protection aménagés par la réserve naturelle.

Pénitents des Mées

Les pénitents constituent un alignement de piliers coniques et de lames formées par l'érosion  d’une épaisse couche de poudingues formé par une accumulation de débris subalpins au cours de la fin du Miocène et du Pliocène, épais de plusieurs centaines de mètres. Ce mélange de débris rocheux et de galets cimentés  que l'on nomme "Poudingue". L’érosion, notamment pendant les périodes glacières où la Durance était occupée par de puissants glaciers, a taillé ces piliers coniques et lames situés à l’extrémité du plateau de Valensole qui dominent la Durance et le village des Mées.

- Soir :

Repas pris en commun

Conférences :

-La société ENVISOL, qui a sponsorisé cet Eugen Meeting, est spécialisée dans l’analyse et le traitement des sols pollués et nous a présenté l’ensemble de ses activités.

 Pour finir la soirée : PARTY

Vendredi 02/08/2024 :

Excursions :

- Matin :

 Falaise de Céüse

Sur la route du Lac de Serre Ponçon nous nous arrétons au village de Foullouse où il y a un magnifique point de vue sur les falaises de Céüse. : diadème de calcaire de 4 km de long pour 30 à 130 m de hauteur dont le point culminant est à 2016m.

Situé à l'ouest de la ville de Gap, dans la partie centre ouest du département des Hautes Alpes dans des pré-alpes sud dauphinoises. C'est un magnifique exemple de synclinal perché de forme presque circulaire. Cette cuvette structurale résulte de l'entrecroisement de deux synclinaux, l'un N-S, l'autre E-W. Le site s'inscrit dans une série de roches sédimentaires associant des terrains calcaires et marno calcaires du Néocomien (Crétacé inférieur), qui occupent l'essentiel du  synclinal de la montagne de Ceüse, avec des calcaires massifs plus durs du Tithonien constitué de calcaires bréchiques (Jurassique supérieur), lesquels constituent le plateau et les crêtes sommitales de Ceüse ainsi que les spectaculaires falaises verticales de ceinture. Sur les versants du pourtour du site apparaissent des calcaires marneux du Jurassique supérieur.

Demoiselles coiffées de Théus :

Toujours sur la route de Serre-Ponçon nous effectuons un deuxième arrêt à Théus pour observer les Demoiselles coiffées.

La vallée de la Durance en forme de U était occupée pendant la glaciation de WURM par un puissant glacier ayant déposé sur ses flans d’importantes moraines. L’érosion de ces moraines surmontées de blocs plus important et résistant protégeant la colonne se situant en dessous (calcifiée par des remontées capillaires) donne naissance à ces demoiselles coiffées, appelées par d’autre « cheminées de fées ».

- Après midi :

Barrage de Serre-Ponçon :

Un des plus grands barrages hydroélectriques en terre d'Europe. Il impressionne par son ampleur : 123 m de haut, 600 m de large et 650 m d'épaisseur !

Réalisé en matériaux extraits du lit de la Durance, entre 1955 et 1960. C’est une digue en terre compactée, le noyau central étant en argile étanche.

Sur une des nombreuses plages aménagée, la Baignade par 35°C à l’ombre fut bienvenue dans ce lac de 1,2 milliards de mètre cube d’eau et aussi grand que le lac d’Annecy.

- Soir :

Repas pris en commun

Conférences :

- Luc EBBO de la Paléo Galerie de Salignac (visitée la veille) et Yassine MAHI, nous ont présenté les techniques utilisées pour préparer les fossiles et notamment le squelette du petit dinosaure théropode.

Pour finir la soirée : PARTY

Samedi 03/08/2024 :

Cultural Day : Journée traditionnelle des EUGEN MEETING de visite libre des attraits touristiques de la région et du pays.

Dimanche 04/08/2024 :

Malheureusement toutes les bonnes choses ont une fin et il a fallu quitter le camp et les 150 très sympathiques EuGeNeers venus de 18 pays avant midi !

Mais je repars avec des contacts et des super souvenirs et la certitude que la convivialité des Géologues n’est pas une légende !

Un Grand Merci à EuGen et aux organisateurs français Marion Gerbel, Jules Dubost aidés de Antonin, Camille, Enzo, Josie, Lara, Lola, Lucy, Mathis et Semmy