Le 1 février 2010 - Ottawa, Ontario
Les responsables de l'application de la loi au Canada devraient bientôt pouvoir localiser plus efficacement les matières radioactives dangereuses grâce à une nouvelle technologie de contre-terrorisme.
Depuis 2007, les scientifiques de l'Institut des étalons nationaux de mesure du CNRC (IENM-CNRC) travaillent avec Ressources naturelles Canada (RNCan) et l'Université McGill à la fabrication d'un appareil portatif qui produira une image des matériaux radioactifs grâce aux rayons gamma. Ce projet de 3 millions de dollars est financé en partie dans le cadre de l'Initiative de recherche et de technologie chimique, biologique, radionucléaire et explosive (IRTC).
Patrick Saull contribue à mettre au point un imageur de rayons gamma portatif pour les responsables de l'application de la loi.
Fonctionnement du détecteur
Une source radioactive typique émet plusieurs milliards de rayons gamma par seconde. L'imageur de l'IRTC, un détecteur de rayonnements renfermant un matériau scintillant segmenté en pixels affichables, utilise l'effet Compton (lire l'encadré) pour situer l'emplacement de la source radioactive. Les rayons gamma venant de l'extérieur rebondissent sur un électron du pixel, dans le détecteur, laissant un dépôt d'énergie quantifiable dans le matériau scintillant. Le rayon gamma réfléchi peut ensuite être absorbé par un pixel voisin. Ces « coups » simultanés forment une « signature » caractéristique également appelée « événement ».
Le saviez-vous?
Les rayons gamma d'une substance radioactive émanent du noyau de l'atome lorsqu'il se « détend » durant sa désintégration. Ces rayons très énergétiques arrachent des électrons à la matière quand ils la traversent, ce qui peut susciter des dégâts au passage – la destruction de cellules vivantes, par exemple.
L'effet Compton (du nom d'Arthur Holly Compton, lauréat du prix Nobel de physique en 1927) survient quand un rayon gamma rebondit sur un électron en lui transférant une partie de son énergie. Le télescope Compton, qui se trouvait à bord du Compton Gamma-Ray Observatory de la NASA, a exploité ce phénomène de 1991 à 2000 pour produire des images de la Voie lactée.
Using information derived from the hits, the detector software can determine the possible origin of the gamma ray by creating a "cone of directions" whose apex lies at the first hit (see diagram below). The direction of the source can be further narrowed down through two or more golden events by locating the exact position where the cones overlap, says Dr. Patrick Saull, a physicist in the Ionizing Radiation Standards Group at NRC-INMS.
L'imageur Compton (volume rectangulaire) localise la source de la radioactivité (étoile). La ligne sinusoïdale (à gauche) correspond au rayon gamma émis par la substance radioactive qui frappe le détecteur et donne des événements simultanés (points jaunes) correspondant aux points de dispersion et d'absorption détectés. L'appareil produit un cône directionnel à partir de chaque coup. L'emplacement exact de la source radioactive est déterminé par le point d'intersection de plusieurs cônes (à droite).
Selon M. Saull, on pourrait repérer n'importe quelle source radioactive émettant des rayons gamma à la manière d'une « cible » dans le champ d'une photographie ordinaire. La photo d'une rue du centre-ville qu'on voit ci-dessous, par exemple, montre une telle cible sur un bâtiment et sur une automobile.
Une rue typique à laquelle ont été superposées les données fictives du logiciel d'imagerie mis au point au CNRC. On y voit l'emplacement le plus probable des sources radioactives émettant des rayons gamma.
Dans cette simulation, chaque cercle de la cible représente, du centre vers la périphérie, un niveau de confiance plus élevé concernant l'emplacement de la source. Ainsi, il y a 68 % de chance que la source se situe à l'intérieur du cercle central, 96 % qu'elle se trouve dans le deuxième cercle et plus de 99 % qu'elle soit à l'intérieur du troisième cercle, qui est le plus grand.
Applications pratiques
Au départ, cet outil de lutte contre le terrorisme prendra sans doute la forme d'une grosse boîte noire portative comprenant un ordinateur et un appareil photo, qu'on pourra aisément transporter à l'endroit désiré. Cependant, on pourrait éventuellement configurer le dispositif pour en réduire la taille, de sorte qu'on pourrait le glisser dans un sac à dos, explique M. Saull.
La taille du détecteur a son importance. En effet, un petit détecteur permettrait de localiser du matériel radioactif dans une opération clandestine, mais un détecteur plus gros permettrait de déterminer la position de sources de rayonnement plus faibles ou situées à plus grande distance.
" C'est un peu comme si on utilise un petit télescope dans son jardin ou le télescope d'un grand observatoire pour observer les étoiles, poursuit M. Saull. Le but est de mesurer une source de rayons gamma d'intensité moyenne à plusieurs dizaines de mètres de distance en moins d'une minute. "
Un appareil plus sensible pourrait même capter une source de radioactivité mobile en temps réel. " Un détecteur placé dans un stade durant un match de football, par exemple, pourrait déterminer si des sources de radioactivité se déplacent dans la foule, " ajoute-t-il.
Le prototype final du détecteur pourrait être achevé d'ici 2012. Lorsqu'il sera mis en marché, les responsables de l'application de la loi pourront l'utiliser dans les grandes villes canadiennes et aux postes frontière.
Développement d'instruments d'analyse légale nucléaire
Le CNRC participe à un autre projet financé par l'IRTC, avec la collaboration de Santé Canada, du Collège militaire royal du Canada et de l'Université Laval. Ce projet de quatre ans en médecine légale nucléaire a débuté en 2009 et nécessite le concours de la Gendarmerie royale du Canada et du FBI. Il servira à préparer des étalons pour radiochronomètres et les méthodes connexes pour les analyser.
Par radiochronomètre, on entend toute substance radioactive de laquelle on peut extraire des données de datation utiles, comme les isotopes de carbone 14 (14C). La concentration de carbone dans un organisme est relativement en équilibre avec celle du milieu ambiant durant sa vie. Toutefois, quand la mort met un terme à l'absorption du carbone, la quantité de 14C commence à diminuer en raison de la désintégration de l'isotope. En mesurant la concentration de 14C et en la comparant à celle des isotopes plus stables de 12C et 13C, il est possible d'établir l'âge d'un organisme.
Le projet débouchera sur des radiochronomètres dont l'âge apparent sera bien défini. Ces étalons reposeront sur les isotopes radioactifs de cobalt 60, césium 137 et strontium 90, dont on pourrait se servir pour fabriquer une bombe sale (à fortes retombées radioactives).
Les étalons pour radiochronomètres seront ensuite remis aux laboratoires du Canada et des États-Unis comme matériaux de référence afin qu'on élabore des méthodes permettant d'établir l'âge d'échantillons radioactifs arbitraires - un peu comme ceux prélevés sur les lieux de l'explosion d'une bombe sale.
" L'idée est de parvenir à établir l'endroit et le moment où a été produite la source radioactive et de présenter les résultats au tribunal lors d'une poursuite ", déclare M. Saull, qui participe au projet avec son collègue de l'IENM-CNRC Raphael Galea.
" Les Américains s'efforcent de mettre au point une technologie similaire, mais ils souhaitaient le concours du CNRC, car celui-ci pourrait alléger leur travail et ouvrir de nouvelles pistes de recherche. "
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