La connaissance des niveaux de radioactivité dans l'environnement autour des sites NORM et de l'héritage nucléaire constitue l'une des missions principales de l'IRSN. Parmi les objectifs de cette surveillance, la connaissance des marquages radiologiques dans l'environnement, en aval de ces sites, est nécessaire pour mieux connaitre leurs zones d'influence. De par leur présence naturelle dans toutes les roches du globe et dans différents matériaux (minerais d'uranium, NORMS), la problématique de l'évaluation de l'exposition à l'uranium (U) et au radium (Ra) impose d'être en capacité de distinguer ces deux sources.

Ce sujet de thèse vise à améliorer l'identification des sources potentielles de contamination en U et en Ra dans les eaux, et ce, vis-à-vis de celles originaires de processus naturels (altération/érosion) dans les eaux et leur extension spatiale, en aval des sites. Ces informations sont essentielles pour mieux anticiper les risques engendrés par la présence de ces terme-sources secondaires de radioactivité, notamment vis-à-vis des usages actuels et futurs des territoires impactés. Les données acquises permettront également d'alimenter les réflexions sur les expertises de l'IRSN, traitant des stratégies de surveillance à court et long-terme des sites accueillant ou ayant accueilli les activités industrielles du cycle amont du combustible nucléaire.

La détermination de l'origine des sources des contaminants radioactifs naturelles et anthropiques dans les eaux et de l'extension spatiale de l'empreinte des activités anthropiques des sites étudiés sera basée sur une approche de multi-traçage isotopique. Dans le cadre de ce projet, nous proposons de mettre en œuvre des nouveaux traceurs isotopiques peu étudiés jusqu'à présent dans un contexte de contamination radioactive en environnement terrestre, en France. Il s'agit des isotopes naturels du radium 226/228Ra et du strontium 87/86Sr.

Pour renforcer les connaissances sur l'origine des sources délivrées par les rapports isotopiques 226Ra/228Ra, nous proposons de les associer au rapport isotopique 87Sr/86Sr, liée à la désintégration du 87Rb. Celui-ci dépend fortement du rapport initial Rb/Sr, très variable dans la nature, de la présence de minéraux riches en éléments alcalins et de l'âge des minéralisations (dépôts uranifères versus massifs granitiques) (Balboni et al., 2016; Varga et al., 2009). Ce traceur, en plus d'un comportement géochimique similaire à celui du radium, pourrait ainsi offrir une discrimination plus précise des matériaux avec lesquels les eaux ont interagi (minerai, résidus, stériles).

En parallèle, l'utilisation des isotopes stables radiogéniques du plomb dans les eaux peut constituer un outil pertinent pour détecter les sources anthropiques liées à ces activités industrielles. Les formations géologiques riches en U présentent, en effet, une signature isotopique en Pb nettement distincte de celle de la croûte terrestre moyenne, avec un enrichissement en 206Pb, contrairement au fond géochimique enrichi en 208Pb, qu'il soit ou non influencé par le plomb industriel ou celui des carburants. Les eaux drainant ces formations uranifères captent cette signature isotopique unique, ce qui a permis d'identifier des fuites d'eaux provenant d'un stockage de résidus miniers d'U (Muksgaard et al., 2003). Enfin, nous proposons de compléter ces traceurs par l'utilisation du rapport d'activité (234U/238U) (Zielinsky et al., 1997), qui peut offrir des informations sur l'origine de l'U dissous et par conséquent sur les sources de cet élément.

Calendrier

Six premiers mois : Etude bibliographique sur les traceurs isotopiques – Familiarisation avec les techniques analytiques

Du septième au trentième mois : Missions de prélèvements d'eaux – Analyses, interprétations et valorisation des données acquises

Six derniers mois : Rédaction du manuscrit de thèse.

Publications de référence

Balboni et al. (2016) Appl. Geochem. 74, 24-32.

Muksgaard et al. (2003) Aus. J. Chem. 56, 233-238.

Varga Z.et al. (2009) Anal. Chem. 81, 8327-8334.

Zielinsky R. A. et al. (1997) Environ. Geol. 32, 124-136.

Master 2 ou équivalent (école d'ingénieurs) – Compétences en géochimie isotopique, chimie séparative et analytique, analyses statistiques

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