Une technique largement utilisée pour tracer des atomes radioactifs naturels dans les eaux souterraines qui s’écoulent peut ne pas être aussi précise qu’on le pensait auparavant.
Toutes les matières radioactives naturellement présentes dans l’eau produiront au moins un isotope du radon comme produit de désintégration. Comme les atomes radioactifs sont transportés à travers les nappes phréatiques sous forme de radon gazeux, ils finissent par être transférés dans l’atmosphère.
Des mesures du taux de ce transfert peuvent, en théorie, être utilisées pour tracer l’infiltration de l’eau dans le sol environnant. Pourtant dans un nouvelle étude détaillé dans EPJ Plusdes chercheurs en Égypte et en Arabie saoudite, dirigés par Elsayed Elmaghraby de l’Autorité égyptienne de l’énergie atomique, montrent que cette technique pourrait présenter un défaut important.
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Actuellement, les chercheurs utilisent le transfert de radon des eaux souterraines pour évaluer des facteurs allant des impacts environnementaux de l’extraction du minerai aux précurseurs des tremblements de terre. La vitesse globale à laquelle le radon est transféré dans l’atmosphère est régie par plusieurs processus : y compris sa formation par désintégration radioactive ; transport à la surface de l’eau; adsorption sur d’autres atomes environnants ; et diffusion sous gradients de concentration. En mesurant ce taux, les chercheurs supposent généralement que la concentration de radon est en équilibre avec ses propres produits de désintégration radioactifs.
Pour tester cette hypothèse, l’équipe d’Elmaghraby a préparé une solution à base d’eau contenant du thorium et de l’uranium, puis l’a laissée isolée pendant deux ans. Ensuite, ils ont exposé la solution à l’atmosphère et ont mesuré l’évolution du taux de transfert de radon résultant au fil du temps. Par la suite, ils ont simulé l’expérience avec un modèle mathématique, en tenant compte de tous les processus pertinents.
Ces simulations ont révélé que lors de l’isolement du liquide, ses produits de désintégration s’étaient partiellement redissous dans l’eau à des degrés divers, dépendant en partie de la géométrie du milieu. Cela peut varier considérablement en présence de grains comme le sable ou le sol, qui se présentent sous diverses formes et tailles. De plus, la redissolution était affectée par la présence de bulles contenant des gaz tels que la vapeur d’eau et l’hélium, un autre produit de désintégration naturel. En fin de compte, cela signifiait que le radon et ses produits de désintégration ne pouvaient pas être en équilibre, jetant un doute sur les mesures précédentes du taux de transfert global du radon.
Les références: EK Elmaghraby, NN Ataalla, MB Afifi, E Salem. Procédés d’exhalation et de transfert du radon en milieu aqueux. EUR. Phys. J. Plus 136, 1217 (2021). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-021-02231-z
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