Innovative Radon’s daughters detector

Présent partout sur le globe à des concentrations diverses, l’uranium composé essentiellement de l’isotope 238 se désintègre en une chaîne radioactive composée de 13 radioéléments appelés «filles de l’U-238» pour arriver finalement au plomb 206 stable. Une de ces filles est le radon-222, soit un des gaz rares du tableau périodique des éléments. Cette fille, neutre chimiquement, aura donc la possibilité de diffuser et, si la roche le permet (par exemple une roche poreuse) se retrouver à l’air libre.

Ainsi ce gaz radioactif inodore, incolore et insipide est présent sur l’ensemble de la terre. Le radon n’est pas nocif car c’est un gaz rare inerte qui ne se fixe pas dans les poumons. Cependant, une fois désintégré, il devient du polonium 218, puis rapidement du plomb 214 et ainsi de suite il se transmute en d’autres éléments chimiques radioactifs. Ces derniers ne sont en revanche pas chimiquement neutres et s’accrochent par liaisons électroniques sur des aérosols présents dans l’air. Ce sont ces derniers qui sont nocifs pour la santé car une fois inhalés ils restent dans les parois des voies respiratoires. Là, ils se désintègrent en produisant des dégâts importants sur les cellules saines et l’ADN pouvant amener au cancer du poumon.

BAQ bénéficie actuellement d’un détecteur avec des caractéristiques métrologiques excellentes, nommé RADOM et développé durant leur séjour au CERN. Toutefois il s'agit d'un appareil haut de gamme, dont le prix de vente est donc conséquent, destiné à des utilisateurs expérimentés et non au grand public. En effet, à l'intérieur se trouvent des filtres à remplacer, des composants à nettoyer et une petite pompe qui achemine l’air à entretenir.

L’objectif de ce travail de recherche est de concevoir un nouveau capteur de la concentration des filles du radon 222 précis, rapide, sans entretien et bon marché, destiné au grand public. Plus précisément nous désirons obtenir un dispositif d’aspiration d’air innovant nous permettant de nous affranchir de la pompe mécanique et la remplacer par une pompe électrostatique. Cette nouvelle technologie de pompe produit un champ électrique et permet d’acheminer les particules ionisées présentes dans l’air dans une direction souhaitée. La forme du champ dépend de la géométrie de la pompe. Des calculs de modélisation et de simulations numériques ont été réalisés avec COMSOL Multiphysique pour simuler l’interaction entre un champ électrique et des particules chargées, afin d’optimiser et valider la conception de la pompe.

Figure ci-dessus: Trajectoire et vitesse des particules (m/s) de 1nm (t = 58 ms). Les flèches représentent la forme et la norme du champ (V/m). Les particules atteignent une vitesse maximale de 15.5 m/s.

Image vignette: Présentation de ce que pourrait-être la pompe électrostatique. En haut le grillage permettant aux particules de rentrer dans le piège. En bas le détecteur alpha. En-dessous les connexions à l’électronique de contrôle.

Ce projet a bénéficié d’un soutien financier de l’Office de Promotion des Industries et des Technologies (OPI).