Caractérisation, comportement et transfert des radionucléides

A l’échelle mondiale, la radioactivité naturelle représente, en moyenne, la principale source d’exposition des populations et des organismes aux rayonnements ionisants.
 
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Aussi, l’objectif des travaux de recherche conduits dans le cadre de la ZA est de développer une méthodologie globale de prédiction à long terme de l’évolution des radionucléides et de comprendre les mécanismes aboutissant à leur mise en contact avec le «vivant». Au-delà de la quantification des rayonnements, la compréhension de ces mécanismes nécessite l’étude de la spéciation chimique (forme chimique) des radionucléides, de leur biodisponibilité et des modes de transport (dissous vs. particulaire,…).
 
Dans le contexte des anciens sites miniers, ces problématiques de mobilité et du devenir des radionucléides sont d’autant plus grandes que l’exploitation a laissé derrière elle de très grandes quantités de stériles miniers plus ou moins radioactif ainsi que des résidus d’extraction chimique de l’uranium qui présentent un niveau d’activité particulièrement marqué. Ces matériaux (stérile et résidus) se présentent sous une forme beaucoup plus réactive vis-à-vis de l’eau et de l’air que dans leur configuration initiale compacte et confinée ce qui peut aboutir à la mobilisation d’espèces chimiques radioactives qui se trouvent alors libérées et entrainées par l’eau sous forme dissoute ou particulaire et par l’air sous forme gazeuse ou de poussière. Par ailleurs, les périodes radioactives des isotopes concernés sont très importantes (1600 ans pour le radium 226 par exemple) ce qui nécessite de fiabiliser scientifiquement sur le très long terme les techniques de réaménagement.
 
De très nombreux paramètres peuvent affecter le comportement des radionucléides tels que la nature du terme source (stérile, résidu, gisement non exploité), le type d’exploitation et de traitement utilisés (dynamique ou statique), les minéralisations et néo-minéralisations, la gestion post exploitation (type de réaménagement, nature des couvertures…), l’hydrogéologie, la météorologie locale, le type de milieu saturé en eau ou non, la présence de microorganismes susceptibles de modifier leur forme chimique…
 
Les travaux de recherche proposés s’articulent donc autour des points suivants :

  • Connaissance fondamentale de la chimie de certains éléments qui demeure mal connue, notamment celle du 210Po, l’un des radionucléides les plus radiotoxiques,
  • Compréhension des mécanismes de mobilisation et étude de la spéciation radionucléide/milieu
  • Compréhension des différences entre les sites naturels non remaniés et les sites anthropisés
  • Connaissance des modalités de mobilité hydrogéologique
  • Compréhension des formes minérales néoformées dans les résidus et stériles
  • Recherche de la présence bactérienne dans ces milieux
  • Modélisation multi échelle (colloïde, temporel, diffusion spatiale)

 
Ces activités nécessitent également la levée de plusieurs verrous techniques portant notamment sur la métrologie à bas seuil, la réalisation de prélèvements permettant le maintien des caractéristiques physico-chimiques des échantillons, la mise en place in-situ d’instrumentation à large échelle pour pouvoir disposer de séries de données longues et continues,…