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Title Le Plutonium dans le Milieu Marin : Methode de Mesure
Author(s) GUERRIN, Gilles
Citation [岐阜大学教養部研究報告] no.[30] p.[311]-[332]
Issue Date 1994-05
Rights
Version 岐阜大学教養部 (The Faculty of General Education GifuUniversity)
URL http://hdl.handle.net/20.500.12099/3918
※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。
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311Bulletin of theFaculty of Genera1Education, Gifu Univ・, V o1. 30 ( 1994)
LE PLUTONIUM DANS LE M IL IEU M ARIN
- METHODE DE MESURE -
: G ines G uerrin
lntroduction generale =
Nousutilisonslesmerset lesoc6anspour y rejeter lesd6chets, tant industriels que
domestiques, et leseffluentsde1’agriculture. 0 r, il estdevenu 6vident quelacapacit6 des
mers a absorber et 在transformer ces d6chets, n’est pas immit6e et que la prise de
mesures6n6rgiquesest devenueindispensable。
P6nergienuc16aire, qu’ellesoit utilis6e&. desfinsmilitairesou pacifiques, c6ntribue,
depuisplusd’undemi s16cleet defaQoncroissante, a lapollutioneng6n6raleet desmers
enparticulier. Cet 6tat defait n’estpassansinqu16ter 1’oi)inionpub114ue。Eium6metitre
d’ailleursqueled6veloppement de1’industrienuc16aire, pr6vupour lesd6cenniesa venir,
qui risque d’engendrer Paccroissement des risques de contamination par les
transuraniens, aussi bien que les autres radionuc161des, de 1’environnement. De tristes
exemplescommecelui deTchernobyl en 1986 pour neciter quelui, sont la pour justifier
cette inqu16tude。
11 est important d’agir, tant a P6chelon national qu’internationa1. Une mesure
importante, prise a Londres en 1972, a 6t6 1’61aboration de la prem16re convention
internationaler691ementant, et danscertainscasinterdisant, 1erejet ded6chetsdans la
m er . D a ns le cadre de cette conventi o n , 1’agence ln ter na ti on ale de 1’E n erg ie A tom i que
(A. I. E. A. ) , apourmissionded6finirlesd6chetsdehauteactivit6dontlerejetdoit§tre
interdit, et depr6parer, & 1’intention des gouvernements, des recommandations visant
& r691ementer ce rejet dans le cas oa il est admissible. Dans ce domaine, Pune des
prem16res mesures prises par 1’A . I . E . A . a 6t6 de cr6er, & M onaco en 1961, un
laboratoire international charg6 d’6tudier Pincidence de la radioactivit6 sur
1’environnement, qu16tait alorstr6smal connue. ¥
Lessourcesde radioactivit6 p6n6trant dans les oc6ans et les mers sont multiples.
Parmi lesprincipalesonpeut citer:
- 1esretomb6esdesessaisd’armesnuc16aires。
- 1esrejetsdesnaviresnuc16aires.
D 6partem ent deFrangais
(ReQule10f6vrier 1994)
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312 Gilles Guerrin
- lesrejetsdanslescoursd’eau et leseauχc6t16rりs. 犬 上
- 1es retomb6es d’a6rosols radiactifs d6gag6s dans 1’atmosph.6re par les installa-
tionsnuc16aires.
- 1’immersion ded6chetsemba116sdefaibleradioactivit6.
Une fois dans l’oc6an, ces 61ements radioactifs peuvent 6tre dispers6s et dilu6s
suivant diversprocessusphysiqueset chimiques. 11sepeut toutefoisqu’ilssubissent une
reconcentration, sous1’effet decertainsph6nom6nesdanslemilieumarin, notamment de
ph6nom6nesbiologiques. = . ■・ -
LE LABORATOIRE INTERNATIONAL DE RADIOACTIVITE MARINE DE MONACO
//
Lelaboratoireinternational deradioactivit6 marinedeM onacoa 6t6 cr6een 1961 en
vertu d’un accord tripatride entre 1’A gence lnternationale de 1’Energie A tomique, 1e
gouvernement de la principaut6 de M onaco et 1’institut oc6anographique, fondation
Albert ler deM onaco. depuisled6but, 1elaboratoires’9st interess6 tant & 1a reしherche
fondamentalequ’ & 1a rechercheappliqu6e. し
Jusqu’en 1987 1elaboratoiresetrouvait dansuneaileduM us6e oc6anographique et
occupait une superficie totale de 350 m2. qui se rφpartissaient entre des bureauχ, des
locaux detravail et une petite biblioth6que. Les installations du M us6e lui-m6me, en
particulier sa biblioth6queet s叩 naviresderecherche, 6taient a la dispositionduperson-
nel du laboratoire.
Denouveaux locauχ, plusspacieuχet plusmodernes, ont 6t6 misa la disposition du
laboratoirepar legouvernement deM onacoen 1987. Ceslocauχsetrouvent sur le nou-
veauquartier deFonvieille, terraindelaprincipaut6 enpartiegagn6 sur lamer. j
Les 6tudesen coursau laboratoiredes radionuc161desportent essentiellement sur les
pointssuivants: ‥
- 1ecomportement chimiquedesradionuc161dessousleursdivers formes dans 1’eau
demer.
- 1a distributionet la fixation desradionuc161despar lesdiversorganismesmarins.
一 I ’6changederadioisotopesentrelefond dela mer et l’eau du fond.
- 1’6talonnageet la normalisation dela m6thodologie des 6tudes de radio6cologie
nla rl ne.
Ons’interessedeplusenplus& 1’6tuded6sconcentrationdeplutonium dansPoc6an,
car celles-ci augmenteront tr6sprobablement en fonction desprogrammesder6acteurs
surg6n6rateursa neutronsrapides. Cesr6acteursseront sansdoutesitu6spr6sdesc6tes
et les installations de traitement des combustibles leseront 6galement. L a possibilit6 de
construire en mer des centrales nuc1φaires implique le rechargefnent en mer de ces
centrales, cequi contribuera probablement & accroitrela pollution. 0 n peut s’attendre
aussi a cequela population augmentedanslesm6mesr6gionsqu’au coUrsdesd6cennies
pr6(治dentes, c’est & direlelong desc6tes. 二 上
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POSITION DU JAPON ET DE LA FRANCE FACE AU PROBLEM E
DE L夕IM PACT DU NUCLEAIRE SUR L夕ENV IRONNEM ENT
313LE PLUTONUM DANS LE M IL IEU M A R IN
- M ETHODE DE MESURE -
L’impact sur l’environnement dunuc16airenedoit passemesurer uniquement sur les
rejetsetlesd6chetsquelescentralesg6n6rent. 11fautaussi prendreencom’pte:
- lesrejetset lesd6chetsdesindustriesamohtetaval ( lesusinesducycleducombus-
tible) .
- 1es cons6quencesdesincidentset des accidents.
一 tout impact ”de site“ sur Penvironnement ( si la production hydro61ectrique est
Punedespluspropres, il est ind6niablequePimpact desbarragessur 1’environnement est
plus important) . 十
Leschoiχdu Japon sont identiquesa ceux dela France. quant au souci concerna吋 1e
g6n6rationsfuturesavecquelquessp6cificit6sculturellesded6ta11. Eneffet, enboucla吋
1ecycledu combustiblenuc16aire, c’est-a-dire:
- en s6 para nt dans les usin es de retr a i tem ent les m a t 16 res r ecyd ab les ( ur anium ,
plutonium) etlesd6chets(produitsdefission) .
- en con som m an t le p lu toni um d a ns les r 6 acteur s eχista n ts ou da ns l es r 6 acteu r s a
neutrons rapidesutilis6sou non en incin6rateursdeplutonium . 1es deuχp瓦ysont choisi la
solution qui laissera auχg6n6rationsfuturesdesressourcesp6trolif6res, mais aussi des
stocks limit6sdeplutonium et desd6chetsparfaitement conditionn6set contr616s.
1) Leplutonium
A) Danslemilieumarin 十
1) Origine 犬
Leplutonium est un616ment d’origineartificielle. 11a6t6 fabriqu6 par FERM l et ses
collaborateursqui ont appliqu6 a 1’uranium lam6thodedecapturedeneutrons, esp6rant
ainsi obtenir des616mentsdenum6ro atomiqueplus61ev6. C’est ainsi qu’ils parvinrent
DOSAGE DU PLUTONIUM DANS LE M IL IEU M ARIN
Dosagedu plutonium sur des 6chantillonsd’algues,demouleset d’eau depluie
La question descontr61esinternationauχsur lesmat16res nuc16aires reste un point
sensibleau Japon, au moment oli une r60rganisation des activit6s de PA . I . E . A . est
pr6vue. Enpremier lieu, 1egouvernement japonaisestimequelabureaucratiede1’A . I . E .
A . est trop s6v6re, quelesm6thodesappliqu6esau niveau desgarantiesnefavorisent pas
leur pays, et qu’enfin les contr61es qui lui sont appliqu6s sont trop nombreuχ. Il cite
commeexemplelesjourn6esd’inspectionsur lesinstallations nud6aires japonaises qui
sont de 1’ordre de 2400 par an alors qu’elles sont de 4000 pour 1’ensemble des pays
europ6ens.
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血fabriquer, 社partir dePuraniu陽 238 (U238) , 1’Us. Celui-ci, par d6sint6gration β
(6missiondeparticulesβqui sontdes61ectrons) adonn6 1eneptunium 239 (Np到 qui
lui-m6me, 6galement par 6mission β, adonn6 1eplutonium 239 (Pu239) . Pu239sed6sint6gre
ensuite par 6mission α (6mission d’un noyau d’h611um) pour donner U 235. 0 n peut
consid6rer le plutonium comme 6tant le p6re du tr6s rare isotope U235. 11 a 6t6
effectivement d6couvert, en 1946 et 1965, des traces de plutonium dans des minerais
uranif6res. 11 s’est cr66, il y a quelques milliers d’ann6es, de v6ritables r6acteurs
nuc16airesnaturels. .
Leplutonium comprend quinzeisotopes dont lenombredemassevariede232 a 246.
Cinqseulementdecesisotopessont des6metteurs α, c’est一八-direqu’ilssed6sint6grenten
6mettant desparticules α, noyau冬d’h611um compos6s de deux protons et de deux neu-
trons. Ces cinq 6metteurs α sont : Pu236, Pu238, Pu239, Pu240 et Pu242, E n quantit6 , ce sont
Pu238, Pu239et Pu240 qui sont les plus importants, bien que dans les 6chantillons Pu238 ne
repr6sente que 3 a 5% du plutonium qui y est co皿 enu. Pu239 et Pu24o, du fait qu’ils
poss6dent & peu pr6sla m6me6nergie ( 5,16 et 5,17 M 匈 a616ctronvolts) seront compt6s
ensembleet 1’onnoteraPu239 2400u tout simplement Pu239. CestroisisotopeSpr6sentsdans
les 6chantillons prQviennent principalement des retomb6es cons6cutives auχ essais
d’armes nuc16aires en atmosph6re, des rejets d’usines de retraitement du combustible
irrad16 et 6ventuellement d’accidents et de d6faillances techniques divers ( accidents
a6r16ns, d6sint6gration desatellites‥ . )
Dans un r6acteur nuc16aire, 1a production du plutonium est 叩 tr6s grande partie
r6alis6ea partir de1’uranium 238 par capturedeneutrons. La r6action mise en jeu est
ceneutilis6eparFERMletenepeutser6sumerainsi:
92U聊
- 1eo+ 93Np239
- 1eo+ 94Pu°
Gilles Guerrin314
92U°
凶U239
93Np239
n
β
β
7 ) p 二 23 minutes
p 二 2,3 jours
p 二 24390 ans
p: p6riode = temps au bout duquel la moit16 de
la massed’un 616ment radioactif s’est d6sint6gr6.
0 n 1’appelleaussi demie-vied’unradio616ment.
Onobtient doりcPu°qui, par capturedeneutronsva donner Pu24°puisPu241qui est un
6metteu・r p . La plus grande source a produite en r6acteur provient du Pu238 dont la
p6riodeest de86 anset qui est form6 a partir deU235par capturedeneutronset deU238par
r6action deneutronsrapides。
Selon LANGHAM *, en 1968, 500 KgCi de plutonium (principalement Pu239) avaient
6t6 d6ja disperc6s dans le milieu marin depuis le d6but de 1’uti! isation de 1’6n6rgie
* theproblem of largearea plutonium contam iりation. Sem inar paper 002. Bureau of radio
biological health publichealth serviceU . S. dept. of H EW 1968.
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2) Formephysique .
L ’6tat dans lequel se trouve le plutonium dans le milieu marin n’est pas tr6s
exactement connu. Il se trouverait dans cemilieu a 1’6tat tri-, t6tra-, ou heχavalentL L a
formet6travalente6tant la plusprobable.
Aucoursdelamanipulation, nousferonspasser leplutonium de,la valencetroisa la
valencequatrepour assuret son adsorption lois. du passage de l’6chantillon sur r6si叩
6chancheused’ions, et delavalencequatrea la.valencetroispour son61utiondela r6sine.
Pour ceci, nousutiliseronslespropr16t6soχyd4nteset r6ductricede1’eauoχyg6n6e. Pout
la r6duction du plutonium, on peut 6galement utiliser del’iodured’amonium .
Uneportion impottanteserait pr6sentesousformeparticulaire. A titred’eχemple,
1eplutonium pr6sent dansPeau ou sont rejet6sleseffluentsde1’usinederetraitement du
combustibleirrad16 deW indscale ( Grande-Bretagne) serait retenu a 80% environsur des
filtresde1,2 μ. Par contre, enm6diterran6e, environ5% estretenusur desfiltresde0,45
μ . Par voieexp6rimentale, 叩 utilisant Pu237, FUKAl et M URRAY * ont montr6 qu’apr6s
quatre jours decontact avec 1’eau de mer, 70% du plutonium , initialement & 1’6tat de
valence trois, se pr6sentait sous forme particulaire. Cette proportion particulaire
atteignait 90% danslecasdu plutonium initialement & 1a valencequatreet 35% dans le
casduplutonium a lavalencesiχ.
Les diff6rentes formes physico-chimiques peuvent par ailleurs subir des modifica-
tionsen fonction du temps et en fonction des conditions du milieu ( Ph, f6rce ionique,
agents compleχants‥ . ) .
En r6sum6, 1eplutonium danslemilieumarin sepr6sentecommeun 616ment suscep-
tibledevariationsassezmarqu6esau point devuephysico-chimique, maisayant le plus
souvent tendance a 6voluer vers des formes particulaires.
LE PLU TON UM DAN S L E M IL IEU M AR IN 315
- M ETHODE DE M ESUR E 一 十
nuc16aire. La contribution la plus importante 6tant dfie auχessais d’armes nuc16aires
avec300 KgCi. KgCi = KiloCurie. LeCurie6tant l’unit6 demesured’activit6 d’une
sourceradioactive, ざquivalant & Pactivit6 d’ylnequantit6 de nuc161de radioactif pour
laquellelenombredetransitionsnuc16airesspontan6espar secondeest de3,7χ1010) .
* adsorption and desorption of Pu andAm in fresh Water sediment ahd sea water sediment
systems. ”activities of theinternational laboratory of marineradioactivity 1974 report“ .
1974 p. 96-103. 1
3) Distributiondanslemilieumarin
En raison de sa solubilit6 faible dans le milieu marin, une partie importante du
plutonium peut, & partir d’unpoint d’6mission, demeurer localis6. Toutefois, 1esformes
non particulaires ont pr6bablement tendance a se/retrouver disperc6es sur (Xe plus ou
moinsgrandesdistances, cequi expliquerait que des traces・de plutonium aient pu §tre
d6tect6essoit dansPe耳u, soit dansdes indicateursbiologiquesbien au dela des secteurs
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d’6mission。
Lesactivit6smoyennesenplutonium deFeauoc6aniquesoumisesa laseulecontami-
nation desretomb6esatmosph6riquessont actuellement de1’ordrede 0,3 a 1. 10-15Ci/ 1.
(10-15curie= 1 femtocurie) . Danslesr6gionsoii s’effectuent des rejetsd’usinesde
retraitement du combustible irrad16, ces teneurs peuvent 6tre sensiblement plus
importantes. Danslesecteur deW indscale, elles atteignent, a proχimit6 de1’6missaire,
0,5 & 1. 10 12Ci/1. ( 10-12curie = 1 picocurie) , soit 1000 foisplus. Danslesecteur de La
Hague(France) ellessontde1’ordrede1.10-14a4.10-14Ci/1。
Le plutonium marque une nette tendance a la fiχation sur les s6diments. Par
exemple, enmer d’Irlande, onconstatequela p1Usgrandepartie (environ 96% ) dupluto-
nium introduit dans1Qmilieu aqueuχpar suitedesrejetsde1’usinedeW indscale se fiχe
aplusoumoinsbr6ve6ch6ancesurless6dimentsetquecettefiχationintervientdansuyle
zonerelativementprochedupointd’6mission. Lefacteur deconcentrationduplutonium
dansless6dimentspr6sentedegrandesvariationset serait, d’apr6sdiversesobservations
”in situ“ , de1’ordrede1000 a 200000.
316 Gilles Guerrin
concentration ou activit6 sp6cifiquedU milieu
concentration ou activit6 sp6cifiquede1’eau
4) Conclusion
11 semble que le plutonium soit, dans le milieu marin, 1’objet de transferts
relativement importantssi on lescompare & ceux intervenant dans le milieu terrestre.
Commepour uncertain nombred’autresradio-nuc161des, onconstatequelesfacteurs de
concentration sont d’autant plus 61ev6s que les organismes gont moins 6volu6s.
Corr61ativement, 1es6tudesdetransf6respar chaines alimentaires font apparaitreune
diminution dela concentration dela proieau pr6dateur. 犬
11est probable, bien quecesujet soit tr6 controvers6, quelesmodalit6sdefiχation
PQur le domaine biologique, des concentrations significatives de plutonium sont
observ6esdanslesorganismesmarins. Lesdonn6esrelev6esdanslelitt6ratureindiquent
quelesfacteursdeconcentrationpeuvent 6trede1’ordrede1000 在20000 pour lesalgues,
de100 j1 1000 0uplus.pour lesinvert6br6set de1在100 pour lespoissons. 0 n trouverapar
ailleurs, dans le tableau 1, pour un ensemble d’organismes, des valeurs d’observation
observ6es ”in situ“ danslesecteur soumisa 1’iゴ 1uencedesrejetsde1’usinedeLaHague.
Danschaquegroup6 11a 6t6 misen 6videnceuneouplusieursesp6cesayant unpouvoir de
concentration relative再ent 61ev6 par rapport auχ autres esp6ces de se groupe. 二Ces
individus peuvent §treutilis6s commeindicateurs bio19giques pour la recherche de la
contamination. Dansl’ensembleonconstatequ’il existeunerelationinverseentreletaux
defiχation duplutonium et ledegr6s d’6volution de1’esp6ce. ( cf. tableau 2)
facteur deconcentration =
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TABLEAU I R adioactivit6 sp6cifique en plutonium et facteurs de concentration
d’indicateursbiologiques appartenant 在 divers embranchements, pr61ev6s
dans lesecteur deseffluentsdeLa H ague. ダ
317LE PL U TON UM DANS L E M IL IE U M A R IN
- M ETHODE DE M ESURE -
Esp6cesRadioactivit6 sp6cifique
(pCi/kgfrais)Facteur deconcentration*
Lichen
lichena pygmoea
Algues
corallina officinalis
fucus seratus
Spong16res
hymeniacidon sanginea
halichondria pamicea
Cnidaires
actina equina
tealia telina
Annelides
neires diversicolor
M ollusques
littorina littoralis
Crustac6s
balanus balanoide
Echinodermes
asterina gibbosa ・
Tuniciers
dendrodoa grossularia
Poissons
pleuronectes platessa
171,6
47
20,9
59,8
54,6
6,6
6,6
12,6
8,2
20, 1
18, 1
31,4
3,9
4290
1178
523
1495
1365
165
165
315
205
503
452
785
73
Niveauχ
trophiquescat6gories 6thologiques
1 producteurs
primaires
80く FC< 4290
2 consommateurs
primaires
48く FC< 1495
3 consommateurs
、secondaires
38く FCく 452
4 consommateurs
tertiaires
1< FC< 73
11chens 2
FC 3775
esp6ces s6ssiles 2
microphages
FC 315
esp6ces ;
fouisseuses
pr6datrices
FC 315
esp6ces vagiles :
pr6datrices
benthique
FC 47
゛ algues
FC 322
゛ esp6ces s6ssiles 2
macrophages
FC 165
゛ esp6ces :
s6dentaires
pr6datrices
FC 261
゛ esp6ces vagiles
pr6datrices
p61agiques
FC 8
゛ esp6ces s6dentaires
herbivores et limivores
FC 119
゛ esp6ces vagiles
pr6datrices
FC 63
TA BLEAU 2 Facteurs de concentration moyens ( FC) d’esp6ces marines group6es en
fonction deleurscaract6ristiques 6thologiques.
* Comptetenu dela teneur en plutonium de Peau en un endroit donn6 et pour une p6riode
donn6e.
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varient, pour unm6mesupport, selon la nature physico-chimique du plutonium dans le
milieu marin。
Lesrechercheseffectu6es ”in situ“ danslessecteursdeLa Hagueet deW indscaleont
permisdemettreen 6vid6nceun certain nombred’esp6cespouvant 6treutms6es comme
indicateurs biologiques。
Commetousles616mentsradioactifset contrairement aux autrespolluants, tel que
le plomb ou le mercure, 1e plutonium introduit dans 1’environnement dφcroit avec le
temps. Cepeyldant cette d6croissanceest trop lente pour intervenir & 1’6chelle humaine・
Pratiquement tout leplutonium introduit danslemilieunaturel ysubsisted’unefaqonou
d’une autre, c’est pourquoi son devenir doit 6tre pris en compte ( comme celui de la
plupart des autres radio-616ments) pour, par exemp1む, 1e choix de 1’emplacement et la
politiqueenmat16reded6chetsd’unetlsinederetraitement et plusg6n6ralement, 10rsde
1’61aboration desprogrammesd’6nergienuc16aire. 十
318 GillesGuerrin
II ) Mat6rielettechniquepour l’analyse
Les diff6rentes phases de 1’analyse sont donn6es par la figure 1. Ces diff6rentes
phasespermettent d’611miner au maχimum les autres transuraniens, 6metteurs α, qui
C) Analys6aulaboratoiredeMonaco
一 Pu2 et Pu240: ces deuχisotopes sont les plus importants en quantit6 dans les
6chantillons. Cesont des6metteurs α doncilsseront compt6spar alpha-spectrom6trie.
Du fait de leur 6nergie sensiblement 6gale, il est impossible de les s6parer de faqon a
obtenir sur 1’alpha-spectrom6tredeux picsdistincts. 11sseront donccompt6sensembleet
onnotera: Pu2394’2400usimplementPu23. Leur 6nergieest respectivement 5,16 et 5,17M 6v.
- Pu238: cet 616ment repr6sente environ 3 a 5% du pluto皿um contenu dans les
6chantillons. Par cons6quent, il est parfoisdifficile de le compter a moins d’op6rer le
comptage sur une longuep6riode. C’est un 6metteur α ayant une 6nergie de5,49 M 6v.
- Pu241: bienqu’6tantun6metteur βj l peutquandm6me6trecalcu16 a partir deson
descendant, 1’an16ricium 241 CAm241) qui est un 6metteur α et qui , par cons6quent est
mesurablepar alpha’spectrom6trie. Toutefois, nousn’en tiendrons.pascompteici.
B) DansI″eaudepluie
Leplutonium dans1’eaudgpluiea essentiellement pour originelesretomb6esfaisant
suite auχ essais d’armes nuc16aires en atmosph6reレ Depuis 1963 que les essais en
atmosph6re ont 6t6 1nterdits, il est int6ressant de constater qu’il y a toujours des
retomb6esdeplutonium. Actuellement, 1a radioactivit6 est & p6u pr6s 6gale a celle de
1’eaudemer, c’est-良一direde1’ordredu femtocurie ( 10-15curie) . Lesisotopesduplutonium
pr6sents dahs les 6chant1110ns sont en majeur partiePu239+240et en pluspetitequantit6 ( 3
a5% ) Pu238. 十
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PRECI PI TE Fe (OH )3
RESTE SUR LA COLONNE
/ `ゝ
RESI NE EXCHANGEUSE D ’ANIONS
AG 1. X 8. 100-200 M ESH
SOLUTION BASIQUE
Cs, Cr…
319LE PLU TON UM DAN S L E M IL I EU M A R IN
- M ETHODE DE M ESUR E -
Figure1 SHEM A DE SEPARATION DU PLUTONIUM
ECHANTI LLON :EAU , SEDI M ENI S
ORGANISM ES M ARI NS…
CALCINATION
十TRACEURS
恥上
PU
ELECTRODEPOSITI ON
ALPHA -SPECTRONETRIE
土
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9恥
R
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um peud’U
PU
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U
Page 11
320 GinesGuerrin
pourraient interf6rer sur le pic du plutonium recherch6, ainsi que certains 616ments
stables, commelefer, qui pourraientprovoqueruned6gradationtelledelar6solution (ou
qualit6) duspectrequ’il seraitimpossibledecQmpterles6chantiUons。
Parmi les 6metteurs interf6rant pour 1’alpha-spectom6trie des isotopes du pluto-,
niUm, on compte:
一 Polonium 210 pour Pu239十 ‥
¬ Thorium 228 et Am6ricium 241 pour Pu238
- Uranium 234 pour Pu242 (Pu242 est le traceur 叫 ilis6 pour 1’analyse. 11 n’est pas
naturellement pr6sent dansles6chantillons) 。
Tout au long de la manipulation il se produit, m6me en faisant le plus attention
possible, (Xes peμesdeplutonium. Aussi, 1erendement chimique (ou r6cup6ration)
d6passe rarement 80% et peut descendre jusqu’a 30 0u 20% selon 1’origine des
6chantillons. Au laboratoire, 1etauχderadioactivit6 contenuedansles6chantillonsest
tr6s bas, aussi pour certains 6chantmons, un rendement trop faible peut fausser con-
sid6rablement lescalculs.
2) Lestraceurs
Cesont dessubstancesradioactivesque1’on rajoute auχ 6chantillons. Ce sont des
isotopes des616mentsrecherch6s, qui se comportent donc physiquement comme les iso-
topes qui nous int6ressent, ineχistants ou quasiment ineχistants dans les 6chantillons.
Leur activit6 est connueet ilsseront ajout6sen quantit6 6galement connueafin deservir
acalculerlerendementchimiqueetdonclaquantit6de1’isotoperecherch6. L’6nergiedu
traceur doit bien sar 6tre sensiblement diff6rente decelle dQI ’isotopemesur6 .
Pour larechercheduplutonium , 1etraceur utilis6 est lePu242qui bienqueprりsent daりs
les 6chantillonsnerepr6senteque0,02% du plutonium tota1.
Lorsdupr6traitement des6chantillons, d’autrestraceursseront rajout6set serviront
audosaged’autres61ements (Am234, Cm244, Th叩, Cs) .
Du fer est 6galement rajout6. 11servira a la s6paration du c6sium.
A) Mat6riel
1) Les6chantillons 上
Nousavonstrava1116 sur diχ6chantillonsd’algues, diχdemoulesetund’eaudepluie.
Les 6chantillons d’algues et de moules proviennent de divers sites se trouvant au
largedela c6tem6diterran6ennefranQaise. Quant a Peau de pluie, elle a 6t6 pr61ev6e
dansuncollecteur plac6 sur la terrasse du M us6e oc6anographique. 11 a 6t6 trait6 110
11tresd’eau, cequi peut paraitreimportant maisqui n’est toutefois pas suffisant pour
. P6valuation du Pu238.
Page 12
L’6changと d’ions est une variante possible des m6thodes chromatographiques. La
chromatographiepouvant sed6finir comme: un proc6d6 d’analysepar percolation d’un
fluide a travers une mat16re divis6e ou poreuse sans distinction des processus
photochimiquesqui conduisent a la s6paration des substances dans 1’appare11 (Gordon,
Martin& Synge) . Enapplicationdecetted6finition, 1’6changed’ionspeut 6treutilis6
commeunprocessusphysi(jo-chimiquedes6paration. Le fluide6tant g6n6ralement une
solution aquguse。
lnitialement, on a reconnu a un certain nombredecompos6s min6rauχ, notamment
dessilicatesnaturels, de telles propr16t6s d’6change d’ions mais , industriellement, on
fait appel auχΓ6sinessynth6tiquesquenousutiliseronsici sousformedecolonnes。
一 Caract6ristiqueschimiqUeset propr16t6sdesr6sines 6changeuses
La nature des r6sines 6changeuses d’ions d6pend essentiellement des groupements
p61airesqu’ellesportent.
- Les r6sines cationiques faibles poss6dent des groupements carboχyles ( acides
polyacryliquesou polym6thacryliques) ou ph6noliqueset s’utilisent en milieu neutre ou
alcalin. E11espeuvent 6tre utilis6es pour la s6paration des bases organiques fortes ou
faibles. Ces dern16res n’6tant pas fix6es, elles permettent 1’analyse des m61anges
d’amino, acides.
- Lesr6sinescationiquesfortesposs6dentg6n6ralement desgroupementssulphoniques
ouph6no-sulphoniquesレE11essont am6med’6changer tous lesionspositifs et peuvent
6tre employ6es en milieu neutre, alcalin ou m§me faiblement acide. Cependant, 1es
cationsdehaut poidsmo16culaireet lescolloidescharg6spositivement nesont quepeu ou
pas flχes. 卜 ・
- Ler6sinesanioniquesfaiblesportent des fonctionsaminesaromatiquesou sont des
polyamines et ne peuvent retenir les acides faibles tels que 1’acide carbonique, 1’acide
borique, 1a silice… ・
一 Les r6sines anioniques fortes, que nous utiliserons, poss6dent des groupements
ammonium quaternaireset retiennent touslesanionset acidesenmilieu acide, n6utreou
faiblement alcalin. E11esfiχent 6galementcertainsph6nols, ald6hydes-ph6nolsetpeuvent
6tre utilis6es 6ventuellement poUr les purifications dem61angesorganiques。
Dans certains cas, ces dif秘rents groupements p61aires peuvent 6tre fiχ佃 sur un
squelettehydrocarbon6 dem6metypQ, Par exemple, et c6 sera la caspour la r6sine que
nous utiliserons, sur un copolym6re de styr6ne CH二CH2 et de div6nylbenz6ne
H2C=HC/〔E〕ダCH°dHi づ
CH 2 -
LE PLUTONUM DANS LE M IL IEU M A R IN
- M ETH ODE DE M ESU RE -
3) Lesr6sines6changeusesd’ions
一 G6n6ralit6s
321
-
一 CH 2-
四{Y011
一
一
一 CH2
Page 13
322 GillesGuerrin
selon que 1’on voudra une r6sine (;ationique ou anionique, χ sera - SO H ou
一CH N - R 。
Lesr6sinessepr6sentent sousformedegrainsde0,1 a l mm . , decolorationsdiverses,
dedehsit6 apparente0,7 a 0,8 ( & sec) . M aisaucontactdePeauoud’unesolutionaqueuse
ellesgonnent et cegonflement d6pend desions6ventuellement pr6sentsdansla solution.
Enessont insolublesdanslesm61angeshydro-alcooliques, 1’ac6tated’6thyle, 1e benz6ne,
1etolu6ne, lexy16nし… Leur stabilit6 a lachaleur estg6n6ralement bonnea 90-100(C sauf
dans la casdesr6sinesanioniquesqui nepeuvent d6passer 50℃ sous formeOH- et qui
atteignent 150℃ sousformeC1二 Lesacideset lesbasesnedoive牡 pas6tretropconcent
r6s. Nous travailleronsquandm6meenmilieu 8M HN0 30u gM HC1. M ais le principal
danger est constitu6 par lesagentsoχydants. M oyennant lerespect decespropr16t6set
6ventuellement des sp6cifications indiqu6es par le fabricant, 1es r6sines peuvent 6tre
utilis6es un nombreinfini defois。
- M 6canismede1’6changed’ions
Celui-ci, sans doute complexe, est encore tr6s controvers6. 11 y a probablement
p1Usieurs m6canismesagissant simultan6ment:
- E q u i l i b r e d e m e m b r a n e ( t h 6 0 r i e d e l a m e m b r a n e d e D o n n a n ) . L e s r 6 s i n e s
constituant des ionsdiffusibles.
- Adsorption(chimiosorption) ob61ssantauχ101sg6n6ralesdeceph6nom6ne.
一 Absorption, r6giepar la loi d’action desmasses。
Chacun deces m6ca姐smes, en tout cas, constitue un ph6nom6ne lim社e du fait de
1’6tablissement d’un 6quilibre. Aussi la simplemise en contact d’une solution et d’un
6changeur nepermet pasd’obtenir unes6parationcomp16te. Par contre, 1apercolationde
la solution a traverslelit de1’6changeur permet un d6placement continuel de1’6quilibre
(tantqu’ilresteunexc6sd’6changeurnonsatur6) d’oaunes6parationcomp16te. 11faut
toutefois faireattention, sous peined’obsQrver unecapacit6 d’6changeapparenteplus
faiblequelacapacit6 r6elle, d’avoir desr6sinessuffisamment divis6es ( quoiquepastrop
sinon la r6sistance& P6coulement serait trop forte) et d’avoir desvitessesdepercolation
qui ne soient pas trop grandes. Dans le cas de Panalyse du plutonium, 1a vitesse
d’6coulement doit 6tred’environ 0,8 m1/mn. ¥
G6n6ralement 1’utilisation des r6sines pour la s6paration anions/ cations donne,
apartquelquesexceptions, detr郎bonsr6sultats. Parcontrelas6parationld’ionsde
m6me signe, comme dans le cas du plutonium , est tr6s d611cate a r6aliser et fait
g6n6ralement appe1& 1a formation decomplexeset a des61utignssuccessivesavecmodi-
fication de la composition du mmeu 61uant. Les complexes chlorhydriques ont 6t6
6tud16sdanslebut dela s6paration desproduitsdefissioU sur r6sinesanioniques。
La r6sineutilis6eau laboratoiredeM onacopour la s6parationduplutonium portele
nom de AG. 1. X8 100-200 MESH et est pr6par面 par BIO-RAD. C’est une r6sine
fortement anionique poss6dant des groupements ammoniUm quaternaires fiχ6s sur un
Page 14
5) L’alpha-spectrom6trie
L’alpha-spectrom6trie, pour lacomptagedelaradioactivit6 alpha, utiliselepouvoir
ionisant des rayonnenlents alpha. Un alpha-spectrom6tre est un enselnble d’appareils
constituant la chainedecomptage. Cettechained6butepar un d6tecteur sous lequel on
fixeledisqueapr6sP61ectrod6position ( un sch6ma du d6tecteur est donn6 ci-dessouS)
SCHEM A D ’UN DETECTEUR A BAR R IER E DE SUR FACE
一 S c h 6 m a d ’ u n
d6tecteur & barr16rede
surface: A correspond
alasurfaceactivedusyst6me, B est la
profondeur de la
r6gion sensible auχ
rayonsionisants. Des
charges libres sont
cr6es danscetter6gion
et. sont s6par6es par
un champ 61ectrique.C’est la profondeur
totaledu syst6me.
LE PLUTON UM DANS L E M ILIEU M AR IN 323- M ETHODE DE M ESURE -
squelette de copolym6re de styr6ne et de div6nylbenz6ne (χ8 signifie que le polym6re
contient 8% dediv6nylbenz6ne) . E11esepr6sentesousla formeC1- .
La capacit6 d’6changed’AG∠L χ8 ( ou quantit6 maχimum d’ions 6changeables) est
exprim面 en mil116quivalentsramen6sa 1’unit6 depoids ou 1’unit6 de volume, oil alors
exprim6spour la totalit6 de 1& co10nne. E11e est de 3,2 m6q. / g de r6sine s6che ou 1,4
m6q./ml der6sinedanslecasqui nousint6resse.
4) L’61ectrod6position
Lemontageet lem6canismedel’61ectrod6position sont donn6splus loin.
SI LI CONE
⑧
⑧
ISOLATEUR
DIsQuE
L’ensemble d6tecteur-disque est plac6 dans une chambre a vide; ceci a cause du
pouvoir tr6s peu p6n6trant desrayonnementsalpha qui nepeuvent parcourir qu’unetr6s
faibledistancedansPair. Unpr6amplificateuretunamplificateursontre116sausyst6me
qui se termine par un analyseur a multicanauχ muni d’une console permettant la
visualisation dechaquecanal. ll y a 256 canauχformant unspectrecompos6 despicsdes
diff6rents 616mentspr6sentsdans1’6chantillon.
Pendant lecomptage, on peut faire apparaitre & tout moment sur la console, le
sped re de 1’6chantillon, 1e temps de comptage d6j在 effectu6 et, grace a un curseur, 1e
nombredecoups ( ou impulsions) donn6spour chaque616mentノ.
Uneimprimantetranscrit lesr6sultatssur papier quand on led6sire.
Page 15
324 GillesGuerrin
6) Pr6cautions
11 est pr6f6rable, 10rsqu’on utilise une vaisselle pour un 6chantillon donn6, par
exemple d’algues, de r6utiliser cette vaisselle uniquement pour les algues ou les
6chantmons de m6me niveau radioactif, car bien que so塘neusement nettoy6e apr6s,
chaque analyse, elle peut quand m6me rester contamin6e et cela g6nerait pour les
6chantillonsdeniveau radioactif plusfaible.
m) Isolementetcomptageduplutonium
A) Pr6traitement
1) Les6chantillonsd’alguesetdemoules ¥
Apr6s leur pr616vement, 1es 6chantillons sont lyophilis6s et p116s. Avant tout
traitement, ilssont pass6s& P6tuvependant 24 heuresa 100℃ puisdansun d6ssicateur.
Les r6sultats 6tant donn6s en curie par grammme sec, il est important qu’ils ne
contiennent pasd’eau lorsdela pes6equi est la prochaine6tape.
0 n ajoute aux 6chantillons une fois pes6s, 1es traceリrs. La quantit6 de traceur
ajout6eestfonctionde1’activit6suppos6ede1’isotopepr6sentdans1’6chantillon. Pour
le plutonium, nous en ajouterons 0,1m1 ( 100 1ambda) ce qui correspond 瓦 2 DPM
(d6sint6grationsparminute) soitenvironlpCi.
L’6chantillon ainsi trait6 est misau f(jur, a unetemp6raturecomprise entre 400 et
500℃ , afin d’§trer6duit en cendre. Lesmat16resorganiques sont ainsi d6truites (1e
passageaufour a6galementpourbutd’611miner lePolonium 210 qui afortetemp6rature
segaz61fie. C’est uninterf6rantpgur 1Ei mesurede1’Am6ricium 243) . Lestransuraniens
qui nous int6ressenL nesubissent pas detransformation a une temp6rature inf6rieure 在
600cC. Pour faciliter la r6ductionencendres, onpeut ajouter que14uesgrammes d’acide
oxaliquequi, sous1’effet dela chaleur, sed6composeenC0 2, H 30 et 0 2.
Les cendres obtenues sont dissoutes dans HN0 3 8M qui d6truit, si n6cessaire, 1es
mat16resorganiquesrestantes. Unchauffage16ger avecadditiondetempsentempsd’eau
oxyg6n6e concentr6efavorisela dissolution.
Nous obtenons ainsi une solution acide dans laquelle sont contenus tous les
transuraniensdu d6part.
2) Les6chantillonsd’eaudepluie
Aussit6t apr6s le pr616vement, on ajoute a 1’6chantillon un peu d’acide ( environ
3m1/1. ) pour6viter1’adsorptiondes616mentspr6sentssurlesparoiesdur6cipient.
La quantit6 d’eau peut varier entre 50 et 200 11tres, mais plus 1’6chantillon sera
important et plusil y aura dechancusdepouvoir doser Pu238. 0 n aj6uteenfin lestraceurs
et on ho’m og6n61se bien le tout.
Page 16
2) Surles6chantillonsd’eaudepluie
Tout en gardant une agitation constante, on ajoute de 1’ammoniaque ju13qu’a
1’obtention du ph 8. Le fer pr6cipite et entraine avec lui les transuraniens laissant la
fraction C6sium danslesurnageant. .
Lepr6cipit6 est recueilli puiss6ch6 在P6tuve.
C) S6parationdelafractionam6ricium- Is01ementduplutonium
Lepr6cipit6 d’hydroxydeferriquesecest dissousdansde1’acide. Cette dissolution,
comme1’indiquela figure 1, peut se faire, soit en milieu HC1 (c’est la m6thode de
Talvitie) , soit enmilieuHNOバm6thodedeWong) . Cettedern16reest pr6f6rablecar
l’611mination de1’uranium, principal interf6rent, est pluscomp16te.
Une chauffe 1696re ainsi que 1’addition d’eau oxyg6n6e favorisent la disso!utiony
H 20 2a 6galement pour r61ed’oχyder leplutonium dela valencetrois, non retenu sur la
r6sine, a la valencequatre.
LE PLU TONUM DA NS L E M IL IEU M AR IN 325
- M ETHODE DE M ESURE -
B) s6parationdelafractionc6sium
1) Surles6chantillonsd’alguesetdemoules
Levolumedela solution acide est diminu6 par 6vaporation jusqu’a 50 ml environ
afin de pouvoir travailler sur des quantit6s pas trop importantes. Au cours de
1’6vaporation, il peut y livoir formationdesilicatesqui, d’apr6sla litt6rature, nefiχent
paslestransuranienset par cons6quent nedoivent pasg6ner pour lasuitedelamanipu-
1ation. 0 npeut doncles611miner par filtrationoucentrifugationsanscraindredepertes.
Onajoutede1’ammoniaqueparpetitesquantit6s, enagitant, jusqu’aenvironpH8.
Le fer, ajout6 en m§metemps que les traceurs, pr6cipite en milieu basique sous forme
(Phydroxyde ferriqu9 ( Fe(OH ) 3) entrainant avec lui, en les compleχant, tous les
transuraniens. La fraction c6sium (Cs, Sr… ) restedans lesurnageant et pourra 6tre
s6par6edu pr6cipit6 par centrifugation puistrait6epour ledosagedu c6sium .
Lepr6cipit6 est s6ch6 a 1’6tuve.
「
H 20 2+ 2H゛ + 2e-
2Pu3
2H20 + 2PU4
1) M6thodedeTalvitie
Nousavonsdoncunesolution acidechlorhydriquecontenant tousles transuraniens,
certainslanthanideset du fer. 0 n r6duit d’abord levolumedela solution afin degagner
du temps. Lefait de faire 6vaporer la solution nous donne une solution pratiquement
concentr6e mais cela, contrairement a la m6thode de lVrong, ne g6nera pas lors du
2H 20
2Pu4 + 2e
H20 2 + 2H゛ + 2PU3+
Page 17
passagesur la reslne。
一 Passagesur la colonneder6sine
Lemontageutilis6 est sch6matis6 sur la figure
2. 11est constitu6 d’uneburetteSur laquelleest fiχ6
unr6servoirmun16galementd’unrobinet. A labase
delaburetteuneplaquedeverrefrit6 sert a retenir
la r6sine. 11 est toutefois pr6f6rable, afin que les
poresdelaplaquen.esoit pasobtur6spar les billes
der6sine, derajouter unpeu delainedeverrelou de
coton. Etant donn6 qu’il ne faut jamais que la
r6sine soit s6che, on garde constamment une
s6curit6 d’au moins un centim6tte de liquide au
dessus du lit de celle-ciレ L’6tanch61t6 entre la bu-
rette et le r6servoir doit 6tre parfaite。
Le premier travail est de conditionner la
colonne, c’est-良一dire, dans ce cas, faire passer une
centaine de millilitres d’HC1 9M . La colonne est
alors pr6tepour lepassagedeP6chantillon。
Lors du passagede1’6chantillon, dela solution
deringageet dela solution d’61ution, 1’6coulement
demandeunesurveillanceconstantecar il doit rester
r6gulier & environ 0,8m1/mn.
RES色RVOIR
Figure2 M ON TA GE D ’UN E
COLONNE DE R ESINE
GillesGuerrin326
DltBIT ENVIRON 0,8ml/ mn.
Le premier effluent r6cup6r6, r6sultant du passage de 1’6chantillon suivi d’une
centaine demillilitres d’HC1 9M , contient 1’am6ri(j um, 1e curium, 1e thorium et les
lanthanides. 11ngresteplusdanslaむolonnequeleplutonium, 1epolonium, 1’uranium et
lefer. Cet effluent doit 6treincolore. 0 n peuttvoir sur la partiesup6rieuredela r6sine
un anneauplusfonc6 correspondant au fer。
0 n rinceensuiteafind’611miner lepoloniumj ’uranium et lefer avecunesolutionde
HN0 37,2M . 11faut environ 10 volumesdecolonnepour quelerinQagesQit satisfaisant.
Tant qu’il y a encoredu fler contenu dans la colonne, Pefnuent est jaune。
nneresteplussurlacolonnequeleplutoniumquePon61ueavecHC11,2M十H202.
Dans cecas 1’eau oχyg6n6ea un r61e r6ducteur. Le p1utonium ainsi r6duit a 1’6tat de
valencetroisn’est plus retenu sur la colonne。
0 n obtient donc une solution d’acide chlorhydrique necontenant que le plutonium
seu1. つ
2) M6thodedeWong
La dissolution du pr6cipit6 de fer se fait en milieu HN0 3. Ensuite on diminue le
volumede1’6chantillonpar 6vaporation. Apr6scetteop6rationlaconcentrationenacide
LAINE DE VERRE
PLAQUE DEVERREFRITi
DE UN CENTIM ETR E AU
DU LIT DE R ESINE
RESINE
Page 18
Pour ces6chantillonslam6thodedewong est pr6f6rablea causedeP611minationplus
comp16tede1’uranium et aussi, 1efer n’6tant pasretenu, unequantit6 moindreder6sine
peut 6treutilis6e.
LE PLU TON UM DA N S L E M IL IE U M AR IN 327
- M ETHODE DE MESUR E -
est trop 61ev6e ( deseχp6riencesont montr6 queles conditionso皿 imum pour i’adsorpt16n
6taient en milieu 8M . ) il faut donc revehir a la concentration optimale par addition
d’eau.
Leconditionnement dela colonnesefait avecde1’acidenitrique8M .
Le premier effluent, compos6 de 1’6chantillon et d’une centaine de millilitres
d’HN0 3 8M , contient 1’am6ricium,J e curium, 1’uranium, 1e polonium, 1e fer et les
lanthanides. 11est decouleur jaune. Nerestent sur lacolonnequelethorium et lepluμ)-
● ’
n 1u ln .
Afin d’611miner lethorium, on fait passer environ 10 volumesdecolonned’HC19M .
Cettefractiondoit 6treincolore. /
On 61ueleplutonium avecHC11,2M 十 H20 2.
D) Electrod6position
1) Principe ,. ¥ し
Noustravailleronsenmilieusulfated’amonium. L ’61ectrolysedelasolutiona unpH
d’environ 2,7, 11b6relesionsplutonium qui viennent sefiχer sur la cathodemat6rialis6e
par undisqueenacier inoχydable.
Lechoix du milieu est tout a fait arbitraire car il eχiste des quantit6s de milieux
possiblespour effectuer 1’61ectrod6position. Cesmilieuχpr6sentent tousdesavantageset
des inconv6nients. ”
3) Electrod6position
Le montage utilis6 est sch6matis6 plus bas. 11 est r6alis6 & partir d’une petite
boliteilleenplastique& 1aque11eonasupprim6 1efondet aubouchondelaquelleona fiχ6
une 61ectrodequi deviendra la cathode. Letout doit 6tre parfaitement 6tanche. Un
disqueen acier inoxydableest plac6 & Pint6rieur dela bouteillecgntrela cathode. C’est
2) Pr6parationdel’6chantillon
ll nousrestedonc1’61uat qui est unesolution d’acidechlorhydrique. 0 n diminue au
maximum, c’est一良-dire jusqu’a environ 2 m1, 1’6chantillon par 6vaporation puis on
repasseenmilieu nitriquepour 611miner les 6ventuellesmat16resorganiques restantes.
Enfin onrepasseQnmilieusulfuriquepar addition d’H 280 4concentr6. 0 n fait 6vaporer
jusqu’a disparition totale de 1’acide nitrique (ce dernier s’6vapore a plus basse
temp6ratureque1’acidesulfurique) . L ’apparition d’6paissesfum6esblanchesindiqueque
cette op6ration est finie. 11 ne reste plus qu’environ l m l de solution dans le becher .
Page 19
Lebecher n6 contient plusqu’environ l
millilitre de solution d’acide sulfurique.
Apr6sPavoir laiss6erefroidir, onajoutede
1 & 2 ml d’eau dist1116e, puis quelques
gouttes de bleu de thymo1, 1’indicateur
color6. La solution prend alors la teinte
rougeviolac6。
十 十 丿 couleur : roug e
FI L DE PLA TI N E AN ODE
CATHODE
DISQUE
一一一一一一一一一④
328 Gilles Guerrin
sur cedisquequeviendrased6poser leplu-
tonium. L’anodeest constitu6ed’un fil de
platine formant une surface plane a son
extr6mit6 plac6ea l mm du disque.
CUVE A ELECTRODEPOSITION
_ _ _ _ _ _ _ _ je
POS(0,15S)Rns(55,3s)Ra224(3,64j)Th228(1,913a)
E) alpha-spectrometrie
Ledisquenesera pass6 dans 1’alpha-spectrom6trieque quinze jours apr6s 1’61ectro-
d6position. Cette pr6caution permettra de compter leplutonium 238 si celui-ci est en
suffisamment grandequantit6. Eneffet, 1’un desprincipauχinterf6rents du plutonium
238, du fait dest)n6nergiepresqueidentique, est lethorium 228 qui aunep6riodede1,913
ans. E n d 6croi ssan t , cet 6 16 m ent do! lne l a ch ai ne sui v ante : 卜
Jaune bleu
pH : 2,8 8
LepH optimum pour 1’61ectrod6position est d’environ 2,7, c’est一八-dire au premier
viragedel’indicateur. Pour remonter lepH onajoutequelquesgouttesd’NH 40 H jusqu’au
virage 在 1a couleur jaune en prenant garde de ne pas aller trop loin. D’apr6s la
litt6rature, 1a coloration optimale est rose saumon6 mais cette apr6ciation est une
affaired’eχp6rience.
0 n.ヽverseletout dans la petite bouteille servant decuve a 61ectrod6position et on
rajustesi n6cessairelepH. Levolumefina卜nedoit pasd6passer 10 m1. N6anmoins
certains laboratoiresop6rent sur un volumeplusimportant.
0 n fait passer un courant d’intensit6 1 amp6rependant uneheureレ Avant decouper
letcourant, il est important de repasSer eU milieu basique par addition d’un millilitre
d’ammoniaqueconcentr6, ceci pour 6viter leprocessusinverse八1’61ectrod6positionc’est-
&。-direla remiseen solution du plutonium.
bleu dethymol
Il a 6t6 constat6 qu’il faut environ quinzejourspour quel’6quilibreentreTh228et ses
trois descendants se fasse. C’est-a-dire que le rapport thorium sur radium, radon et
polonium soit sensiblement 6ga1 & 1. Pour calculer Pu238 11 suffit donc d’additionner le
nombredecoupsdechaquepicdesdescendantset desoustraireler6sultat au picPu238十
Page 20
LE PLU TON UM DAN S L E M IL IEU M A R IN 329
- M ETHODE DE MESURE -
Th汽 二
Lorsqueledisqueest plac6 dansled6tecteur, il faut faire attention a nepastoucher
la surfaced6pos6e. Lecomptagese fait sous vide. Suivant la teneur en plutonium de
1’6chantillonet la qualit6 du trava11, 1ecomptagepeut durer dedeuχoutroisjoursa une
ou deuχsemaines. La visualisation des pics sur console nous permet ded6cider le bon
moment pour arr6ter le comptage.
IV) Calculsetr6sultats
Les r6sultatsp6uvent 6tre sortis sur imprimante. Ils se pr6sentent sous la forme
d’unelistede256 nombres. Chacun deces nC)mbres correspond au nombre d’impultions
reguesparchacundes256canaux. Grace& cetteliste, 6npeutdessinerlespectrede
P6chantillon. Un eχempledespectreest donn6 ci-dessous. ’
A LLURE D ’UN SPECTRE A PRES COM PTAGE D U PLUTONIUM
Lecomptage de disques standards nous donne la position exacte du pic de chaque
616ment ainsi que la zone que celui-ci couvre. 11 suffit d’additionner le nombre
d’impulsionscontenuesdansceszones d6finiespour avoir le nombre total d’impulsions
pour un616mentdonn6.
Lorsquelamanipulat16n a 6t6 correctement effectu6e, Lespicsobtenusnecorrespon-
dent qu’aux 616ments recherch6s plus un bruit de fond intrins6que du syst泌m9
61ectronique. M ais souvent les interf6rentsn’ont pas 6t6 ent16rement 611min6s.
一 calcul dupicdePu242
11a pour interf6rent U234, 1’un desdeuχuranium pr6sentsenquantit6 1mportantedansles
6chantillons avec U238. U238 pr6sente un pic iso16, il est donc calculable directement.
D’autrepart, le rapport U234/ U238 est connu et constant ( 1, 14 ) . 0 n compte donc le pic
U238, 0n en d6duit ce1!li deU234quePon soustrait au picPu242十 U234.
一 Calcul dupicdePu238 △
Nous avonsvu quequand lecomptagQest effectu6 au moins quinzejoursapr6s1’61ectro-
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0, 1876 士 0,0058
0,247 土 0,023
CPM Pus final
efficacit6
CPM Pu242fina1
CPM Pu2421nitia1
-
- ゜ 0,7595 土 0,2249 DPM
一 Pu238 = 20
- P♂9= 247
* Coups par minute (CPM )
- Pu242= 1060/5651 = 0,1876 土 0,0058 CPM
- Pu23 = 247/5651 = 0,0437 士 0,0028CPM
- Pu238= 20/5651 = 0,00354 土・0,00079 CPM 犬
* Rendement chimiqμe し
C’est le rapport Pu242 final sur Pu242 1nitial en tenant compte de Pefficacit6 du
d6tecteur.
330 Gilles Guerrin
1) Exempleder6sultat 十
L’eχemplechoisi est un 6chantinon d’algues
* Renseignementssur cet 6chantillon
一 temps decomptage ° 339037 secondes ° 5651 minutus
一 efficacit6 du d6tecteur = 0,247 土 0,023
- traceur 二 1,99 士 1,10 d6sint6grationspar minute (DPM )
一 poidssec° 51,483 g
一 m6thodedeWTong
* Nombres d’impulsionspour chaque616ment
一 U238 = 31
- U234= 31 × 1,14 = 35 /
¥ 一 P u 242 十 U 234 = 1 0 9 5 ヽ
一 Pu242= 1095 - 35 = 1060
一 Pu238十 Th228 = 20
- descendantsdu thorium = O /
d6position, I ’616ment in如rf6rent, lethorium 228, peut 6trecalcu16 et doncd6duit dupic
du plutonium graceau calcul dupicdeses trois descendants.
“ calcul du picduPu2394-240
11n’y a pasd’interf6rent pour cepicdonclecalcul est direct.
CPX/I Pus 0,0437 十 〇,0028-
-
efficacit6 ・0,247 士 {} ,023
- en pou rceli tag e le rendem 面 t est d ’en vi ron 3 8 , 1 7 % .
* Calcul de1’activit6 enPu239 (exprim6een picocurie/kg sec)
- 二 0, 1767 土 0,0200 DP]XyI
0,7595 土 0,2249 DPM
」 . ,99 土 1,10 DPM
-
- = 0,3817 土 0,1146
Page 22
一
一- 2,22 DPM
DPM r6els
0,3817 土 0,1146
1 picocurie
0,46345 十 〇,21634
2.22 2,22
0,20876 十 〇,09745
51,483
二 0,20876 士 0,09745 pCi
DPjM Pu239
r6cup6ration
LE PLU TON UM DAN S L E M IL IEU M AR IN
- M ETHODE DE M ESURE -331
- 二 0,46345 土 0,21634 DPM r6els0, 1767 十 〇,0200
- -
- 0,000382 士 0,000016 pci/g sec
Bibliographie
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一 Bulletin de1’AIEA , volume15 num6ro 4, volume18 num6ro 2.
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- G. Charlot et D . Bezier, analysequantitativemin6rale, むhapitreχ.
一 N . A . Talvitie, electtodeposition of actinidesfor alpha-spectrometricdetermina-
tion, analyltical chemistry 44; 1972, p260- 283.
2) Conclusion 二 。
Lesr6sultatsobtenuspour les6chantillonsd’alguesvariaient entre4 et 2.1 pci/kg sec
enPu239etentre1. 2 et0,3 pci/kgsecenPu238. Pour les6chantillonedemouleslesr6sultats
6taient respectivement comprisentre0, 15 et 4 pci/kg secet entre0,02 et 0, 13 pci/kg sec.
L ’eau depluiea donn6 un r6sultat d’environ 0,3 pCi/11tre。
Cesvaleurscorrespondent auχvaleursmoyennesdes6chantillonsm6diterran6ens et
d’eau depluie. Bien qu’elles soient relativement basses, elles ne peuvent qu’augmenter
dans lefutur a causedesrejetsihcessants, volontairesou non, et de la dur6e de vie du
plutonium. Dansd’autresmers, dans des endroits eχpos6s ( a proχimit6 des usines de
retraitement descombustiblespar eχemple) lestauχdepolhltion en plutonium et autre
transuraniens peuvent 6trebeaucoupplus61ev6s. Desmesuresimportantesdoivent 6tre
prises aussi bien en mat16re de contr61es qu’en mat16re de rejets. Le bien-6tre¥ des
g6n6rations futuresen d6pend.
(0,247 土0,023) (0,3817土0,1146) (2,22) (51,483)
- 0,38 士 0,02 pci/kg sec
- = 0,00405 土 0,00189 pci/g secpC1
* Calcul del’activit6 enPu°
卜 0 , 0 0 3 5 4 十 〇 , 0 0 0 7 9
- 4 土 1,9 pci/kg sec
grammes
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Gilles Guerrin332
- FranceJapon Eco, numer6 84, 1993, p 54-57.
一 LeM onde, 9-10 janvier 1994, p 7.
-
nl a r ln
G . Guerrin, rapport destageAIEA M ona60, 1980, Le plutonium dans le milieu