L'uranium n'est pas toujours le même :selon que cet élément chimique est rejeté par l'industrie nucléaire civile ou comme retombée d'essais d'armes nucléaires, le rapport des deux anthropiques, c'est-à-dire artificiel, isotopes d'uranium ²³³ U et ²³⁶ U varie. Ces résultats ont été récemment trouvés par une équipe internationale regroupée autour de physiciens de l'Université de Vienne et fournissent une nouvelle "empreinte digitale" prometteuse pour l'identification des sources d'émission radioactives. En conséquence, c'est aussi un excellent traceur environnemental des courants océaniques, comme il est montré dans Nature Communications.

Les océans contiennent naturellement des concentrations de l'élément uranium (U) de l'ordre de plusieurs microgrammes par kilogramme d'eau. En raison de sa forme chimique dissoute, l'uranium n'est pas retiré de l'eau par sédimentation, mais est transporté et mélangé avec les masses d'eau correspondantes. Ces propriétés chimiques permettent de tracer les processus de transport de l'eau dans les courants océaniques, qui ont une forte influence sur notre climat.

L'uranium comme indicateur océanographique

Ceci s'applique également aux isotopes d'uranium dits anthropiques libérés par les activités humaines, comme les usines de retraitement nucléaire, accidents de réacteur ou essais d'armes nucléaires dans l'atmosphère. Un avantage de l'utilisation d'isotopes d'uranium anthropiques pour le suivi des courants océaniques est leur grande sensibilité aux petits, récents apports d'uranium dans le grand réservoir d'uranium naturel. En observant la dispersion des oligo-éléments à partir de la source de leur émission, les scientifiques peuvent en déduire le transport de l'eau dans les mers voisines.

Le groupe de physique des isotopes de l'Université de Vienne a lancé l'analyse de l'isotope trace anthropique ²³⁶ U il y a plusieurs années, qui est maintenant de plus en plus accepté comme traceur océanographique par la communauté scientifique respective. Cependant, dans les systèmes affectés par de multiples sources de contamination, comme l'océan Arctique, un seul isotope n'est pas suffisant pour tracer les courants océaniques car on sait trop peu de choses sur l'historique des émissions des différentes sources.

²³³ U/ ²³⁶ U—la nouvelle empreinte isotopique

"Nous cherchions donc un deuxième isotope anthropique de l'uranium, qui est produit lors de l'explosion d'armes nucléaires mais à peine dans les centrales nucléaires conventionnelles. En matière de physique nucléaire, ²³³ U semblait être un candidat prometteur, " explique Peter Steier, l'un des initiateurs de l'étude.

Les scientifiques ont réussi à analyser les plus petites quantités de ²³³ U et ²³⁶ U utilisant la spectrométrie de masse par accélérateur (AMS) à l'accélérateur de recherche environnementale de Vienne (VERA). Les échantillons fournis par les partenaires de la coopération internationale comprenaient une carotte de corail de l'océan Pacifique, une carotte de tourbière de la Forêt-Noire et des échantillons d'Irlande et de la mer Baltique. La détection des concentrations extrêmement faibles de ²³³ Toi, par exemple 1 femtogramme par gramme de corail, n'a été possible qu'après une mise à niveau majeure de l'installation VERA.

L'hypothèse des physiciens a été confirmée, comme ils ont trouvé un ²³³ U/ ²³⁶ Rapport U dans les échantillons de la mer d'Irlande, qui est connu pour être fortement affecté par les rejets de l'usine de retraitement de Sellafield, dix fois moins que dans les échantillons de la tourbière allemande où s'étaient accumulées les retombées mondiales des essais d'armes. Les données du noyau de corail et de tourbière peuvent même être attribuées à différentes phases des programmes d'essais d'armes nucléaires atmosphériques.

De nouvelles perspectives sur les retombées des armes nucléaires

Les auteurs soutiennent que des quantités importantes de ²³³ U ont été libérés soit par des armes thermonucléaires, dans lequel l'isotope est produit par capture rapide de neutrons dans de l'uranium hautement enrichi, ou par l'explosion d'armes à faible efficacité dans lesquelles ²³³ U a été utilisé directement comme combustible. "Nos données expérimentales montrent que les contributions aux retombées d'armes mondiales à l'heure actuelle ne peuvent pas expliquer la ²³³ U bilan d'uranium dans la tourbière. Ceci suggère une contribution du seul connu ²³³ Une bombe U testée sur le site d'essai du Nevada, " dit la première auteure Karin Hain de l'Université de Vienne.