Rayonnements : ce que drones et robots ont vu là où les personnes ne peuvent pas aller

Les rayonnements — en particulier les rayons gamma pénétrants — créent des charges à l’intérieur des semi-conducteurs, un peu comme ils endommagent les cellules vivantes. Les dommages sont de deux types : une dégradation progressive à mesure que la dose cumulée augmente (dose ionisante totale), et des inversions de bits ou dysfonctionnements instantanés lorsqu’une particule frappe (effets d’événement singulier). Les drones s’appuient sur une électronique du commerce pour rester petits et légers, et ces composants sont vulnérables aux rayonnements.

Le plus grand chantier est le démantèlement de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi de TEPCO. Après l’accident de 2011, les premières machines entrées dans les bâtiments réacteurs étaient des robots terrestres télécommandés. Depuis, les enceintes de confinement primaires ont été explorées pas à pas avec des robots à chenilles, des sondes télescopiques et des véhicules sous-marins, révélant des dépôts considérés comme des débris de combustible. Plus récemment, de petits drones ont volé à l’intérieur d’une enceinte de confinement (en février 2024, deux petits drones ont filmé la zone située à l’extérieur du piédestal de la tranche 1). En novembre 2024, une très petite quantité de débris de combustible a été prélevée à titre d’essai dans la tranche 2.

On le rencontre aussi lors des inspections d’installations nucléaires en exploitation ou à l’arrêt définitif, dans les accélérateurs et sites de recherche, lors de contrôles radiographiques où les soudures de tuyauteries sont imagées avec des sources radioactives, et dans les tuyauteries, les réservoirs de stockage et les installations de procédé de production pétrolière et gazière — ainsi que dans certaines mines — où des matières radioactives naturelles (NORM) s’accumulent sous forme de dépôts. En extérieur, des hélicoptères sans pilote et d’autres aéronefs sans équipage sont utilisés depuis longtemps pour mesurer les débits de dose dans l’air sur de vastes zones après l’accident (par exemple, la JAEA a cartographié par hélicoptère sans pilote la zone située dans un rayon de 5 km autour de la centrale en 2016).

• Partez d'une estimation de dose : à partir du débit de dose et du temps de séjour, estimez la dose cumulée que l'électronique peut supporter. La caméra tombe généralement en panne la première.
• Acceptez l'« usage unique » comme option : un aéronef contaminé peut ne jamais être autorisé à sortir. Décidez dès le départ de la récupération, de la décontamination, du stockage et de l'élimination.
• Prévoyez l'entrée par de petites ouvertures : on entre dans les enceintes de confinement par des traversées existantes ou de petits trous. Répétez la taille de l'aéronef, les protections et la gestion de l'ombilical sur une maquette avant le réel.
• Traitez ensemble la perte de GNSS, l'obscurité et la perte de liaison : les bâtiments bloquent les satellites et la radio et sont plongés dans le noir. Décidez de l'éclairage, des relais, des ombilicaux et du comportement en cas de perte de liaison.
• Consignez la dose et l'heure avec les images : pour pouvoir dire plus tard si des images dégradées reflètent un changement de l'objet ou une dégradation du capteur.

Au Japon, les installations nucléaires sont réglementées par l’Autorité de régulation nucléaire en vertu de la loi sur la réglementation des réacteurs, et l’exposition des travailleurs est encadrée par l’ordonnance sur la prévention des risques liés aux rayonnements ionisants et les règles connexes. La limite de dose pour les travailleurs exposés est de 100 mSv sur cinq ans et de 50 mSv sur une année. Les drones réduisent l’exposition humaine, mais l’exposition des télépilotes et du personnel de récupération doit tout de même figurer dans le plan. Le matériel introduit en zone contrôlée fait l’objet d’un contrôle de contamination avant de pouvoir en sortir.

Le vol au-dessus et autour des installations nucléaires est souvent restreint parce qu’elles sont désignées comme sites sensibles, et les vols en extérieur relèvent aussi des règles de vol aéronautiques. Voir aussi : sans GNSS, obscurité, espaces confinés, réglementations dans le monde.

• Travail prolongé sous forte dose : caméras et cartes perdent de la durée de vie à chaque unité de dose absorbée. Les aéronefs qui restent des heures en l'air restent difficiles.
• Manipulation d'objets lourds en vol : des tâches comme le retrait de débris sont hors de portée des machines volantes. Les drones restent des outils pour « regarder et mesurer ».
• Nettoyage des aéronefs contaminés : un aéronef qui ne peut pas être récupéré devient un obstacle pour la mission suivante.
• Rattacher précisément la dose à la position : dans des bâtiments sombres sans satellites, la précision de position de la carte de dose elle-même est un défi.

De petites caméras et cartes électroniques résistantes aux rayonnements sont devenues abordables, et chaque entrée dans un bâtiment met à jour une carte de dose et un modèle 3D. La veille de l’intervention des travailleurs, un drone mesure toujours « la dose du jour » et balise l’itinéraire. Le retrait des débris reste toutefois l’affaire de bras lourds et de robots terrestres ; les machines volantes continuent de servir d’yeux aux personnes et aux robots. Le démantèlement dure des décennies, et cet historique accumulé devient le bien le plus précieux. Telle est la perspective de la rédaction.