L'Agence japonaise de l'énergie atomique développe un dispositif jetable de mesure granulométrique des aérosols par impression 3D

Le 30 juillet 2026, l'Agence japonaise de l'énergie atomique a annoncé avoir développé un dispositif jetable de la taille d'une paume, nommé “µSPLIT (micro-séparateur)”, imprimé en 3D, capable de séparer sur site les particules en suspension dans l'air par taille et de les collecter sur un filtre pour une mesure ultérieure ou directe.

Le dispositif jetable de classification et de mesure “µSPLIT”

(Image de gauche) En contrôlant le débit d'air d'admission, les aérosols sont séparés par taille de particules et collectés sur un filtre. (Image de droite) Le boîtier principal peut être connecté directement à un détecteur de rayonnement via un film mince

Selon les informations fournies, le µSPLIT mesure environ 12 centimètres × 3 centimètres × 3 centimètres et est fabriqué en une seule pièce en résine transparente par impression 3D par stéréolithographie. L'équipe de recherche a conçu les canaux d'écoulement internes à l'aide de la dynamique des fluides computationnelle (CFD), et grâce aux différences d'inertie entre le flux d'air et les particules, les aérosols sont séparés en trois plages de tailles de particules : supérieures à 10 micromètres, de 1 à 10 micromètres et inférieures à 1 micromètre. La séparation des particules et la collecte par filtration sont effectuées dans le même module, ce qui réduit les pertes et les risques de contamination liés au transfert d'échantillons.

Une caractéristique importante de ce dispositif est sa capacité à se connecter directement à un détecteur de rayonnement. Lors des tests de démonstration, l'équipe de recherche a préparé des aérosols radioactifs en fixant des nucléides fils du radon (²²²Rn) sur des particules de chlorure de sodium, avec une taille moyenne de particules d'environ 1,7 micromètre. Les résultats des tests ont montré que le comptage le plus élevé de rayons α a été observé sur le filtre de la plage de tailles de particules de 1 à 10 micromètres, ce qui indique que le dispositif peut effectuer la classification granulométrique conformément aux exigences de conception et permettre la mesure directe des rayons α à l'emplacement du filtre.

Les instruments de mesure des aérosols traditionnels sont généralement de structure métallique, relativement coûteux, et nécessitent souvent d'ouvrir l'équipement, de retirer le filtre et de nettoyer l'intérieur après la mesure. Dans un environnement de particules radioactives, ce processus peut entraîner une contamination secondaire et un risque d'exposition pour le personnel. Le µSPLIT adopte une conception à usage unique : après la mesure, il peut être directement éliminé, ce qui contribue à réduire la charge de décontamination et le risque d'exposition, tout en facilitant un déploiement en plusieurs points.

L'équipe de recherche a indiqué que cette technologie peut être utilisée pour la gestion de la sûreté des installations nucléaires, en particulier pour la surveillance sur site des aérosols radioactifs lors des opérations de démantèlement de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi de la Tokyo Electric Power Company ; elle pourrait également être étendue à des scénarios de surveillance environnementale et de santé au travail, tels que les PM2,5, les poussières et les microplastiques. L'équipe prévoit ensuite de mener davantage de démonstrations dans des environnements réels et de poursuivre l'intégration de capteurs, notamment des capteurs de rayonnement pixelisés multicanaux pour identifier les rayons α, β et γ des particules de différentes tailles, ainsi que les systèmes d'analyse associés.

Les résultats de ces recherches ont été publiés en ligne le 19 juillet 2026 dans “ACS Omega”, et l'équipe de recherche a également déposé une demande de brevet japonais pour le “dispositif de classification et son procédé de fabrication”.