L’organisation d’essais interlaboratoires pour la mesure de gaz radioactifs émetteurs gamma, de plus en plus demandé et encore peu exploité, est compliquée par la faible période de certains d’entre eux, comme le Xe-133 (5 jours). Pour s’affranchir de ce problème, il serait utile de pouvoir préparer des échantillons ayant des propriétés physiques similaires aux gaz, notamment une faible densité, tout en intégrant des radionucléides de plus longue période, couramment présents en solution ou à l’état solide. De nombreux systèmes polymériques permettent d’obtenir un matériau de faible densité en intégrant de l’air dans la composition, et pourraient permettre de répondre au besoin, si des radionucléides peuvent être intégrés à ces systèmes.

Deux pistes seront explorées : le séchage d’une solution radioactive à la surface de billes de polystyrène expansé, et la synthèse de mousses de polyuréthane dont la formulation intègre des solutions aqueuses de radionucléides [1-2].
Pour la première piste, les billes de polystyrène expansé, le matériau de faible densité déjà formé est facilement disponible commercialement. La difficulté consiste à disperser de façon uniforme une solution aqueuse contenant de radionucléides à la surface de billes de polystyrène hydrophobe. Après une recherche bibliographique, le stagiaire identifiera un composé chimique permettant d’assurer l’adhésion d’une solution aqueuse sur les billes de polystyrène. Des essais pour évaluer la durabilité de l’adhésion seront effectués, avec un colorant qui permettait dans un premier temps de remplacer la solution active et de visualiser facilement la dispersion de la solution aqueuse.
Pour la deuxième piste, la mousse de polyuréthane, les radionucléides peuvent être dispersés à l’état liquide, lors de la formulation du polyuréthane, avant la formation de la mousse. Le stagiaire réalisera
une étude bibliographique pour identifier plusieurs formulations possibles (choix des composants isocyanate, polyol, catalyseur et possible agent retardant), puis réalisera les essais au laboratoire, en utilisant une solution sans radionucléides dans un premier temps. Le stagiaire caractérisera les mousses étudiées en mesurant la taille moyenne des pores, la densité, et évaluera la stabilité de la mousse dans le temps.
A l’issue des premiers essais sans radioactivité, le stagiaire évaluera la qualité des milieux préparés selon les deux pistes en réalisant des mesures d’atténuation de rayonnements gamma à travers ces milieux. Ces résultats permettront d’identifier une technique de fabrication optimale pour les deux pistes.
Enfin, le stagiaire réalisera deux lots d’échantillons radioactifs avec les deux techniques identifiées précédemment, et évaluera leur homogénéité par spectrométrie gamma et/ou autoradiographie.

Références :

[1] Cerutti, G.L., Iglicki, F.A., 2002. Appl. Radiat. Isot. 56, 47–50. 

[2] Wang, S., Tuo, F., Qiu, X., Xiao, Y., Liang, J., 2024. Appl. Radiat. Isot. 206, 111248. 

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