How Citizen Scientists can Sample Radiation

October 18th, 2012

Marco Kaltofen, PE explains how citizens scientists can properly, collect, document, package and ship radiation samples. In this video, he also demonstrates how he analyzes radioactive samples in his lab.

Pour regarder cette film en français, cliquez ici.

Arnie: Bonjour, je suis Arnie Gundersen de Fairewinds. Dans l’année passée, beaucoups des personnes qui regardent ces vidéos nous ont posé des questions sur ce qui arrive exactement aux échantillons radioactifs, une fois qu’ils sont arrivées au laboratoire. Marco Kaltofen a élaboré une vidéo qui décrit ce qu’il advient des échantillons reçus au laboratoire, comment ils sont analysés, comment les résultats sont enregistrés. Pour changer aujourd’hui, j’ai penseé saisir cette opportunité pour vous montrer les analyses de Marco Kaltofen, comment gérer correctement un échantillon radiologique.  Merci de la part de Fairewinds.

Marco: Bonjour, mon nom est Marco Kaltofen, je suis ingénieur, et je fais également des recherches au Worcester Polytechnic Institute, sur la radioactivité. C’est sur cette petit paillasse de laboratoire que certains échantillons de contamination radioactive que nous collectons sont traités. Et je vais vous parler de quelques moyens simples pour lesquels nous pouvons améliorer nos méthodes d’échantillonnage et de test, en tant que citoyens, et obtenir de meilleures données à propos de la radioactivité dans notre environnement.  Un bon équipement commence par un carnet de laboratoire, où nous allons noter soigneusement, pour garder de bonnes traces tout ce que nous faisons lors de l’échantillonnage. C’est probablement l’une des clés pour être sûr que nos données seront largement acceptées, auront une valeur légale, ou seront peut-être même publiables dans une revue scientifique. Donc ce que nous allons noter, c’est le lieu de collecte de l’échantillon, l’heure, la date, la nature de l’échantillon, la raison, ce que nous cherchons, et suffisamment de détails, de sorte que si quelqu’un veut refaire notre travail, il pourra regarder vos notes, aller au même endroit, et prendre un échantillon identique. Donc quand vous notez des informations à propos de vos échantillons, assurez-vous de répondre à ces critères, ansi quelqu’un d’autre peut regarder vos notes, et faire la même chose, c’est vraiment la base de la reproductibilité, s’assurer que d’autres pourront prouver que votre travail était correct. La deuxième chose que nous faisons, c’est d’essayer de prendre plusieurs mesures. Tout ce que nous faisons à propos de radioactivité, nous le faisons 3 fois. De cetter manière nous voyons, quels que soient les chiffres que nous obtenons, si quelque chose est différent, à changé à cause d’une erreur aléatoire, ou si c’est une vraie variation car quelque chose se passe au niveau de l’échantillon. Et ensuite, la dernière chose à garder à l’esprit, avant même de commencer les tests, c’est l’environnement idéal. Nous avons tous entendu dire à quel point les radiations sont partout, il y a plus de radioactivité dans une banane que dans une centrale nucléaire ayant explosé!  J’exagère… Mais nous avons entendu cela auparavant, et ce que nous devons faire c’est être sùrs, quand nous prenons une mesure, nous devons observer ce qui passe dans l’environnement également. Donc avant même de collecter nos échantillons, avant d’utiliser un appareil basique, comme un compteur Geiger, nous prenons une surface de travail propre, où il n’ya pas d’échantillon, et nous prenons notre première mesure. En réalité souvenez-vous, la première de trois mesures, nous allons donc toutes les noter, et comme il n’y a aucun échantillon, nous allons avoir la valeur du bruit de fond.  Quand tout le monde aura pris un échantillon, nous verrons que c’est différent. Donc j’ai certaines choses ici que nous pouvons observer, et nous pourrons voir s’il y a ou non une differénce notable. J’ai donc un compteur Geiger basique, avec un capteur sensible aux rayonnements alpha, beta et gamma. Activons les signaux sonores. Nous entendons donc à presént le bruit de fond, c’est ce qui se produit quand il n’y a pas d’échantillon sous la sonde. Je vais prendre un voyant qui m’a été donné par un ami de Russie, c’est un pièce du panneau de contrôle de la centrale de Tchernobyl. C’est un indicateur lumineux qui dit si une des barres de contrôle est rentrée ou sortie. Prenons donc l’échantillon, mettons-le sur le compteur Geiger, et nous pouvons voir tout de suite qu’il y a plus de radioactivité dans l’échantillon que dans l’environnement. Ce que nous regardons en fait c’est le nombre de coups par minute, et nous allons effectuer 3 mesures, de la même durée, puis nous allons les comparer aux 3 mesures de ce que l’on trouve dans le bruit de fond, et voir si cette différence est significative. Nous pourrions prendre maintenant un échantillon provenant de votre région, et après avoir observé l’échantillon de Tchernobyl et le bruit de fond, nous aimerions savior de quoi il se rapproche, son niveau est-il élévé ou bas, proche du bruit de fond? J’ai donc ici un petit peu de “scale” cela provient du “fracking” (fracturation hydraulique), et de l’extraction du pétrole en ouvrant des réserves naturelles souterraines. uranium et thorium, radium, des choses enfouies dans les couches roucheuses et que vous ramenez à la surface. Comme de nombreuses tuyauteries, nous avons dans nos maisons les tuyaux utilisés pour le fracking avec des particules de roches. Volia à quoi ressemble la roche provenant d’un réservoir de gaz.  Mettons-les sur le compteur Geiger, et pensez à ce que nous avons obtenu en observant la pièce du panneau de contrôle de Tchernobyl. Ce n’est pas vraiment une vidéo sur la fracturation hydraulique, mais vous avez une idée sur la presénce de matières radioactives naturelles, en plus de produits de fission, le césium, qui pourrait être capturé lors d’un accident nucléaire. Donc, comment distinguons-nous l’uranium et le thorium, qui sont naturels, s’ils sont un tant soit peu concentrés, des produits de fission?  Pour cela nous utilisons un type d’appareil différent. Pour cela nous utilisons en fait un spectromètre gamma, et ce que fair celui-ci, qui utilise un cristal, et le cristal nous donne un èclair de lumière quand il est exposé à un rayonnement gamma. Nous pouvons en fait voir de quels isotopes proviennent ces rayons gamma. Donc ce qu’il fait, c’est trouver quels différent composants se trouvent dans nos échantillons, quels différents isotopes. Donc si nous observons ceci, des fragments de matières radioactives naturelles, en le mettant directement dans le spectromètre gamma…   Pas de bruit cette fois. Ce que nous allons faire, c’est observer les différents rayons gamma qu’il émet. Donc nous démarrons le spectromètre, ce n’est pas particulièrement excitant de rapidité, mais ce qu’il a de bien, c’est que vous allez très vite voir différentes raies gamma, qui vont être associées avec l’uranium, le thorium, le césium, pour chacun séparément. Ce que nous obtenons, ce sont différentes parties du graphe où nous voyons que diverses raies gamma commencent à être enrigistrées, et chacune d’entre elles va être caractéristique de l’échantillon que nous avons. Donc ce que nous faisons au laboratoire c’est utiliser un peu d’uranium, de césium, et comparer, voir quel genre de raies nous obtenons sur l’instrument. Prenons donc échantillon inconnu. Nous allons regarder combien de chaque isotope est présent par la recherche des raies gamma. C’est un échantillon de poussière venant d’un sac d’aspirateur. Probablement l’un de mes types d’échantillons préféré, car les sacs d’aspirateurs tendent à recevoir beaucoup de poussière contaminée de l’extérieur qui s’accumule dans les maisons. Les échantillons de sacs d’aspirateurs sont déjà secs, l’eau tend à absorber une partie de l’énergie radioactive, en la rendant plus difficile à observer. C’est pourquoi il peut être si difficile d’étudier des choses comme les poissons, ou la nourriture. Même une banane, quand elle n’est pas séchée, toute cette matière, cette peau, toute cette eau absorbent une partie de la radioactivité, que nous ne pouvons pas mesurer. Mais l’échantillon du sac d’aspirateur est bien sec, et toute particule chaude qui aurait pu être aspirée avec d’autres poussières de l’environnement et les particules chaudes sont juste de la poussière qui contient beaucoup de matières radioactives, elles ont été emprisonnées dans ce sac d’aspirateur et nous utilisons un échantillon d’environ 5 grammes. C’est tout ce dont nous avons besoin pour faire un analyse gamma. IL faut juste effacer le spectre précédent, le mettre à l’intérieur… Cela dure habituellement d’une 1/2 heure à toute une nuit, et nous cherchons certaines des diverses raies du spectre gamma que nous obtenons par l’étude de l’échantillon de poussière d’un sac d’aspirateur. Vous pouvez voir qu’il y a certaines choses que nous devons savoir à ce sujet dès maintenant, nous devons donc revenir à localisation, heure, date, la nature de l’echantillon, pourquoi nous l’avons prélevé, et pour le sac d’aspirateur, nous allons aussi parler de l’adresse, peut-être même de l’emplacement dans la maison. Notez ces informations, et assurez-vous qu’elles vont suivre notre échantillon. Et pour cela, nous utilisons ce qu’on appelle une chaîne de traçabilité, je vous donne un exemple. C’est une chaine de traçabilité remplie par un de nos collecteurs bénévoles au Japon. L’échantillon est arrivé de Sapporo au Japon, dans l’île d’Hokkaidô, ce qu’ils ont fait, c’est de compléter la localité, la date de prélèvement, l’heure de prélèvement, ce qu’ils ont prélevé, qui a fait le prélèvement, et il y a même une belle photo. C’est un peu plus que je ne l’espérais, certains des meilleurs ingénieurs que je connais ne se seraient jamais embêtés à faire autant de travail pour une chaîne de traçabilité. Et si vous pensez que cela va faire partie d’une affaire légale, soyez sùr de l’avoir signée, ici meme. Et assurez-vous que cela va suivre votre échantillon. Les paquets simples ont accès au laboratoire de notre groupe de recherche du Worcester Polytechnic Institute, si ce sont des échantillons radioactifs. Et tout ce dont nous avons besoin, c’est cet échantillon de 5 grammes de poussière, et nous pourrons commencer à rechercher toute radioactivité que l’on pourrait trouver dans l’échantillon. Quelques autres points dont il faut se soucier: je porte des gants. Vous devez porter des gants lors de l’échantillonnage, vous ne savez jamais ce qu’il y a dans les échantillons que vous collectez, et nous savons jamais ce qu’il y aura dans la prochaine boite que nous allons ouvrir. Donc, soyez toujours sùr de prendre cette mesure de sécurité. Une autre chose que nous faisons, le masque d’échantillonnage. Vous prenez peut-être des échantillons pour la radioactivité, vous pourriez également prendre un échantillon de contrôle, provenant d’un endroit que vous savez n’être pas contaminé, que vous pourriez utiliser pour trouver le bruit de fond. De nombreuses personnes ajoutent un échantillon de contrôle au lots d’échantillons qu’ils m’envoient. Ils n’ont pas besion de me dire qui est quoi, ansi cela n’introduit aucun préjugé.  Mais même quand vous faites un contrôle, le suivant pourrait être dangereux. À part la radioactivité, vous pouvez avoir des particules de peinture au plomb dans la poussière, c’est un problème très fréquent. Vous pouvez avoir de l’amiante dans la poussière, et si vous êtes du Sud-Ouest des États-Unis, vous pouvez avoir des virus, ou d’autres types d’animaux, ou des fientes d’oisequx qui contiennent des contaminants biologiques possiblement dangereux. Donc avoir un bon masque à poussière est toujours une bonne idée, c’est quelque chose dont vous avez besoin pour prendre des échantillons. Souvenez-vous que si vous ouvrez un sac d’aspirateur pour prendre un échantillon, potentiellement, beaucoup de cette poussière va voler partout. J’aime faire cela à l’extérieur, et ne pas causer plus de contamination dans la maison d’où vient l’échantillon. Vous pouvex en avoir plusieurs comme celui-là, des masques à poussière en papier, celui-ci a un valve à l’avant pour le rendre plus facile d’utilisation. C’est mieux que rien, mais vraiment, ça caut la peine d’investir 30 $ [~23€] pour un de ceux-ci, avec une bonne cartouche à poussière. Il n’élimine pas les gaz toxiques, ce qui vous exposerait par exemple à l’ammoniac, ou certaines autres fumées, il ne vous en protégerait pas, mais il éliminera la poussière, et c’est très important. Donc ce sont là les étapes trés basiques, que recherchons-nous, des échantillons secs, les poussières sont excellentes, les sois conviennent aussi, pourvu qu’ils aient séché, de bons enrigistrements, qui nous disent où a été prélevé l’échantillon, qu l’a prélévé, de sorte que quelqu’un d’autre puisse y retourner pour prendre un échantillon. Nous devons également nous assurer de rester en sécurité, gants, masque, ne pas aller dans des endroits où notre propre exposition pourrait être trop élevée. Et de nouveau, nous assurer de considérer en même temps le bruit de fond de radioactivité. Rassemblez toutes ces choses, et même si vous n’avez pas de spectromètre gamma, ou si vous possédez un compteur Geiger très basique, vous pourrez toujours effectuer le genre de mesures de la radioactivité qui aident les gens à comprendre ce qui se passe dans l’environnement autour de vous.

Merci pour votre écoute.

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