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Prise d'échantillons d'eau dans le cours de l'Allondon

Rayonnement au CERN

Le CERN est-il un laboratoire nucléaire ?

Le CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est un laboratoire qui étudie les particules et leurs interactions. Il ne s'occupe pas d'énergie nucléaire ni d'armement nucléaire. A l’origine, CERN était l’acronyme de Conseil européen pour la recherche nucléaire, organe provisoire institué en 1952, qui avait pour mandat de créer en Europe une organisation de rang mondial pour la recherche en physique fondamentale. À l’époque, cette recherche avait pour principal objectif la compréhension de l’intérieur de l’atome, c’est-à-dire du noyau, d’où l’emploi du qualificatif « nucléaire ».

Très rapidement, les travaux menés au Laboratoire ont dépassé l’étude du noyau atomique pour s’intéresser aux particules sous-nucléaires et à leurs interactions. Parce que ses activités ont trait principalement à l’étude des interactions entre particules, on désigne souvent le CERN sous le nom de « Laboratoire européen pour la physique des particules ». C’est en fait cette appellation qui décrit le mieux les travaux actuels de l’Organisation.

Qu’est-ce qu’un rayonnement ionisant ?

Un rayonnement est un transport d’énergie par des particules ou des ondes, par exemple des rayons X. Le rayonnement se produit notamment lorsqu’un atome instable se désintègre pour former un atome stable, en émettant une certaine énergie. Les roches, le Soleil et l’espace produisent naturellement des rayonnements ionisants que nous pouvons détecter sur terre. Des rayonnements ionisants artificiels sont également produits par certains appareils médicaux ou, en petites quantités, par l'industrie minière et le nucléaire civil. Sans risque à faible dose, les rayonnement ionisants peuvent s’avérer dangereux à haute dose car l’énergie peut ioniser les atomes en arrachant leurs électrons et, ainsi, endommager les tissus vivants. En règle générale, la dose reçue est mesurée en Sieverts (Sv), unité qui permet de quantifier l’effet des rayonnements sur le corps.

Pourquoi le CERN produit-il des rayonnements ionisants ?

Les expériences du CERN consistent à provoquer des collisions entre faisceaux de particules, ou entre des faisceaux et une cible fixe. Lors des collisions, certaines des particules émettent un rayonnement, ou de nouvelles particules sont créées. Ce phénomène est très différent du rayonnement produit par une centrale nucléaire, où, sans intervention humaine, les niveaux de rayonnement pourraient croître de façon exponentielle. Au CERN, le rayonnement ne survient que lorsque le faisceau de particules circule, et il suffit de l’arrêter pour stopper immédiatement les émissions. D'autre part, les collisions sont très rares : au LHC, deux nanogrammes (millionièmes de milligrammes) seulement de matière seront accélérés chaque jour, et seule une petite proportion des protons accélérés entreront en collision. Les faisceaux de protons peuvent circuler pendant des heures dans le collisionneur sans être totalement « épuisés ». Il faudrait en réalité des millions d’années pour arriver à faire entrer en collision un gramme de protons. Du fait des rayonnements, certains éléments situés à proximité des points de collision sont activés, c’est-à-dire qu’ils deviennent radioactifs. Cette petite quantité de matière est bien confinée et, lorsqu'un accélérateur est démantelé, elle est traitée conformément à la réglementation en vigueur.

Combien de rayonnements ionisants sont produits au CERN ?

Radiation Diagram

Ce diagramme montre les sources de rayonnement naturelles et artificielles. À titre de comparaison, la dose maximale ordinairement reçue par un habitant de la zone locale autour du CERN a été représentée. Source : Rapport annuel 2006 de l’OFSP

La dose efficace annuelle reçue par un habitant de la zone locale du fait des activités du CERN est d’environ 0,01 millisievert (mSv) par an. Cela représente moins de 1% de la dose annuelle totale, de 3,7 mSv, que reçoit en moyenne chaque individu, que ce soit de sources naturelles (du fait des éléments radioactifs du sol et des roches ou encore des rayons cosmiques), ou de sources artificielles (dans le cadre de procédures médicales, par exemple), comme le montre le graphique ci-dessous. Pour mettre les choses en perspective, un an de résidence à proximité du CERN équivaut, du point de vue des rayonnements absorbés, à la dose reçue du fait de l’exposition supplémentaire aux rayons cosmiques lors d’un vol aller-retour Genève-Athènes.

La dose de rayonnement supplémentaire venant du CERN est plus faible que les différences naturelles observées d’une région à l’autre, si bien qu’en déménageant dans une autre commune vous pourriez en fait augmenter votre dose annuelle. L’Office fédéral de la santé publique (OFSP), en Suisse, et l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), en France, ont déclaré que, par rapport aux fluctuations de la radioactivité naturelle, l’effet des rayonnements produits par le CERN sur la santé publique est négligeable.

Quels sont les types de rayonnements ionisants ?

La plupart des rayonnements produits lors des collisions seront absorbés par quelques éléments massifs de l'accélérateur, qui peuvent s’activer sous l’effet de toute une gamme de radionucléides. Parmi ceux qui peuvent avoir une incidence sur la dose efficace, l’élément le plus durable est le 60Co, dont la demi-vie est de 5,3 ans. Ce type de rayonnement ne peut pas s’échapper de l’installation, ce qui veut dire qu’il ne représente aucun danger pour la population. Toutefois, il exige certaines précautions, conformément à la réglementation applicable en matière de radioprotection.

L’air utilisé pour la ventilation et l’eau utilisée pour le refroidissement peuvent également contenir de petites quantités d’éléments radioactifs. Des filtres permettent d’éviter l’émission d’aérosols activés et toutes les mesures nécessaires sont prises pour éviter que ceux-ci se répandent dans l’environnement. La plupart des éléments ont des demi-vies de quelques minutes ou heures, c’est-à-dire qu’ils ne sont radioactifs que pendant peu de temps. Cette petite quantité d’émissions radioactives prend la forme de rayons gamma et bêta. Étant donné leur demi-vie courte et leurs propriétés physiques et chimiques, ces radionucléides présentent un faible risque du point de vue des rayonnements.

Comment les rayonnements sont-ils contrôlés et maîtrisés ?

Le CERN adhère au système de radioprotection internationalement reconnu qui s’efforce en permanence de limiter autant que possible l'exposition aux radiations. De fait, les émissions du CERN restent très inférieures aux limites fixées par la réglementation. Pour s’en assurer, 200 stations de contrôle en ligne sont réparties sur les sites du CERN et dans les environs, y compris des détecteurs situés aux entrées, qui mesurent la radioactivité de chaque objet franchissant les limites du domaine. Les équipes de la Commission de sécurité du CERN prélèvent également des échantillons de l’air ambiant, du sol, des cours d'eau, de la nappe phréatique, de la végétation et des produits agricoles de la zone et effectuent des milliers d'analyses chaque année.

Les limites fixées par le CERN concernant l’exposition du personnel et des visiteurs sont fondées sur la réglementation de l’Union européenne. Tous les membres du personnel travaillant dans des zones sensibles portent un dosimètre qui mesure la dose reçue. Tous les éléments radioactifs présents sur le domaine sont protégés par un blindage. Le fait que les accélérateurs soient situés sous terre assure une protection naturelle supplémentaire. Le stockage de matériaux radioactifs, lorsqu’il a lieu, se fait dans le respect de la réglementation en vigueur.

Les équipes du CERN procèdent à des simulations informatiques des champs de rayonnement pour les installations existantes ou futures, par exemple le LHC, ce qui permet d’anticiper les problèmes éventuels. En procédant ainsi, l’impact d’une installation sur l’environnement peut être prévu et atténué avant même sa construction. Récemment, des experts de radioprotection des organismes officiels français et suisse ont approuvé les études d’impact pour le LHC, le Supersynchotron à protons et l’installation Neutrinos du CERN vers le Gran Sasso. Naturellement, les niveaux de rayonnement réels sont contrôlés une fois les machines en exploitation. Le démarrage du LHC ne devrait pas accroître de façon significative les niveaux d’exposition aux rayonnements de la population, et les doses efficaces resteront proches des niveaux actuels.

Ces rayonnements ont-ils des effets sur l’environnement ?

Les autorités de radioprotection des États hôtes, l’Office fédéral de la santé publique (OFSP – Suisse) et l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN – France), assistée de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), ont effectué une étude « Point zéro » visant à évaluer l’état de l’environnement dans la zone du CERN avant le démarrage du LHC. Compte tenu des résultats obtenus sur deux ans, l'étude conclut que l’impact radiologique du CERN sur la zone environnante, sur une période de 53 ans d’activité, sera négligeable.

Les résultats de cette étude serviront également de référence pour les contrôles qui seront effectués ultérieurement par les autorités des États hôtes, afin de s’assurer que l’exposition de la population reste toujours inférieure aux limites fixées. L’OFSP et l’IRSN ont étudié l’environnement du CERN par le passé et continueront à le faire pendant la phase d’exploitation du LHC. L’étude « Point zéro » n’est donc que le point de départ d’un programme de contrôle international portant sur le Grand collisionneur de hadrons.

L’étude “Point Zéro” est disponible sur le site web de l’OFSP.