Développement d’une méthode de caractérisation par spectrométrie gamma haute résolution pour une exploration de l’uranium

Résumé

Les techniques radiométriques représentent les méthodes de choix dans l'exploration de l’uranium du fait des émissions des rayonnements α, β, X et γ issus de l’238U et des différents radionucléides de la filiation radioactive. Notre recherche vise à contribuer au renforcement des outils de radioprospection de l’uranium à travers le développement d’une méthode de caractérisation de l’uranium par spectrométrie gamma haute résolution (HPGe). Avant de procéder à l’analyse des échantillons, le maintien des performances techniques du détecteur par rapport aux spécifications du fabricant ainsi que la qualité de la méthode d’identification et de quantification des radionucléides ont été évalués. Aussi, les facteurs d’influence sur les résultats par spectrométrie gamma HPGe ont été analysés. Pour ce faire, 87 échantillons de sol au total ont été conditionnés dans des géométries Marinelli, Flacon et Pétri, à des hauteurs de remplissage et de granulométrie différentes, puis laissés pendant trente (30) jours pour l’atteinte de l’équilibre séculaire entre le 226Ra et ses descendants du groupe du 222Rn. Ainsi, il ressort que la géométrie Flacon sera privilégiée en vue d’optimiser les prélèvements et la gestion des échantillons, les hauteurs limites de remplissage des flacons de mesure doivent être marquées au préalable afin de garantir une précision des résultats des mesures, les tamis de mailles 600 μm seront privilégiés pour la préparation des échantillons et enfin la durée de comptage des échantillons doit être optimisée afin de réduire l’utilisation du détecteur. A partir des conditions de caractérisation mises en place, l’analyse par spectrométrie gamma HPGe des échantillons prélevés hors des zones d'anomalies donne des valeurs moyennes d’activité de 28,2 Bq/kg (02,3 ppm), 20,6 Bq/kg (05,1 ppm) et 544,5 Bq/kg (1,7 %) respectivement pour le 238U, le 232Th et le 40K. L’analyse des échantillons provenant d’anomalies de la zone de Sebba au Burkina Faso donne pour l’238U et le 232Th, des activités comprises respectivement entre 0498,5 – 1961,6 Bq/kg et 19,7 – 65,7 Bq/kg. Les rapports d’activité U/Th varient entre 10,7 et 57,3. La comparaison des teneurs en 238U des zones d’anomalies par spectrométrie gamma HPGe et spectrométrie portative RS-230 BGO montre une bonne corrélation avec R2 > 0,8 entre les deux techniques radiométriques. Ces deux méthodes se trouvent complémentaires dans une campagne de radioprospection de l’uranium. Pour les travaux de recherche des indices des anomalies uranifères sur site, il apparait plus approprié d’utiliser le spectromètre RS-230 BGO qui est une technique très pratique et facile d’utilisation, à la pointe de l'industrie géophysique. Toutefois, la spectrométrie gamma HPGe demeure une technique de précision pour la caractérisation de l’uranium dans les campagnes d’exploration. Elle permet une très bonne identification des radionucléides émetteurs γ issus des filiations radioactives, une quantification très précise des activités massiques et une bonne estimation des teneurs ainsi que des rapports isotopiques y relatifs.

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