Mesures par spectrométrie gamma de l'abondance des radioéléments naturels et artificiels en surface et dans les sols par moyens mobiles (détecteurs au germanium embarqués à bord d'un hélicoptère ou d'un véhicule)

par Sébastien Gutierrez

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Pierre Chevallier.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Jusqu'au début des années 1980, la spectrométrie gamma aéroportée a été avant tout utilisée pour des applications géophysiques et ne concernait que la mesure des concentrations dans les sols des trois radionucléides naturels (40K, 238U et 232Th). Durant les quinze dernières années, un grand nombre de dispositifs de mesures a été développé, la plupart après l'accident de Tchernobyl, pour intervenir en cas d'incidents nucléaires ou de surveillance de l'environnement. Dans le cadre de l'amélioration des performances des moyens de mesure radiologique mobiles Hélinuc et Autonuc, le laboratoire MSA (Mesures Sol et Aéroportées) s'est doté d'un dispositif de mesure gamma constitué d'une diode Germanium Haute Pureté (Ge) durcie aux vibrations caractéristiques d'un hélicoptère ainsi que d'un spectromètre numérique (DSPec, Ortec) en complément des détecteurs d'iodure de sodium (NaI) utilisés de façon courante. Bien que la sensibilité du détecteur semi-conducteur Germanium soit 30 fois plus faible que celle des détecteurs NaI, sa résolution en énergie 20 fois meilleure permet une identification plus sûre des radionucléides à partir de spectres complexes. Cette thèse a consisté à concevoir un dispositif expérimental, à l'intégrer au dispositif nominal de mesure mobile, ainsi qu'à développer des logiciels adaptés à l'acquisition et au traitement de données. L'ensemble de ce travail a abouti à un dispositif expérimental et à des méthodologies de traitement validées. Enfin, une réflexion a été menée sur la stratégie d'utilisation des détecteurs Ge en fonction de l'environnement radiologique. A la suite de ces travaux, la possibilité de combiner à l'avenir plusieurs détecteurs Ge, soit conjointement, soit en remplacement des détecteurs NaI est envisagée.


  • Résumé

    Until the beginning of the 1980's, airborne gamma-ray spectrometry was used above all for geophysical applications and only concerned the measurement of ground concentrations of the three natural radionuclides (40K, 238U, and 232Th). Over the last fifteen years, many measuring systems have been developed for use in the event of a nuclear accident or for environmental monitoring. As part of its programme to improve the performance of its mobile radiological measurement resources, (Hélinuc and Autonuc), the MSA laboratory (Mesures Sol et Aéroportées) has acquired a germanium gamma-ray measurement system, consisting of a High Purity germanium diode of 70% efficiency (ORTEC, Ref. GMX-70- 230-P. S. ), specially designed for airborne use from a helicopter and a digital spectrometer (Numerical Analyser DSPec, ORTEC). Although the sensitivity of the germanium semi-conductor detector is 30 times lower than that of the sodium iodide (NaI) detectors frequently used in airborne spectrometer, its energy resolution is 20 times better, giving more accurate identification of radionuclides, especially when complex spectra are involved. This thesis bas consisted in the conception of an experimental device, in its integration to the nominal mobile measurement device, and in the development of adapted acquisition and treatment software. This work bas came to lead to a validated device and treatment methodologies. Finally, a reflection bas been led on the Ge detectors strategy of use in a accordance with the radiological environment. The possibility to combine several Ge detectors in future, either conjointly or in place of NaI detectors is envisaged with reference to this work.

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Informations

  • Détails : 172 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.138-172

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  • Cote : M/Wg ORSA(2002)97

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  • Cote : 02 PA11 2097
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