RadioProtection Cirkus Le portail de la RP pratique et opérationnelle www.rpcirkus.org Radioactivité Marc AMMERICH.

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2 RadioProtection Cirkus Le portail de la RP pratique et opérationnelle www.rpcirkus.org Radioactivité Marc AMMERICH

3 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 2 RADIOACTIVITÉ Généralités Atomes stables et atomes radioactifs Énergie et intensité d'émission Modes de transformations Activité Période Filiation radioactive Activation neutronique

4 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 3 STRUCTURE DE L'ATOME Particules Charge électrique Masse NOYAUPROTON positive 2000 NEUTRON0 2000 CORTEGE ELECTRON négative 1 ELECTRONIQUE Dessin archi faux !

5 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 4 REPRÉSENTATION DE L'ATOME A X Z X :symbole de l'élément chimique Z : nombre de protons (numéro atomique) A :nombre de protons + nombre de neutrons (nombre de masse) Exemples : 112127 H C I 1 6 53

6 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 5 Atomes de constitution différente appartenant au même élément chimique Exemples : 125127131 I I I 53 53 53 ISOTOPES

7 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 6 Atomes stables : constitution inchangée sans intervention extérieure Atomes instables : transformation spontanée état de stabilité LA RADIOACTIVITÉ

8 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 7 TRANSFORMATION SPONTANÉE CHANGEMENT DE STRUCTURE DE L'ATOME DÉSINTÉGRATION ÉMISSION DE RAYONNEMENTS ÉNERGETIQUES LA RADIOACTIVITÉ

9 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 8 Unités d'énergie connues : Le kWh ou le joule mesure d'une énergie importante Pour les rayonnements : électronvolt eV ou plutôt keV ou MeV 1 eV = 1,6.10 -19 J ÉNERGIE DES RAYONNEMENTS

10 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 9 Soit un atome radioactif émettant trois rayonnements différents : R 1, R 2, R 3 On suppose que sur 100 rayonnements émis : 80 sont du type R 1 15 sont du type R 2 5 sont du type R 3 L'intensité d'émission est alors égale à : I 1 = 80 %, I 2 = 15 %, I 3 = 5 % INTENSITÉ DES RAYONNEMENTS

11 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 10 Association : 2 protons + 2 neutrons Radioactivité concernant les atomes ayant trop de nucléons 210 206 Po Pb + particule alpha 84 82 4 à 9 MeV LE RAYONNEMENT 

12 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 11 bêta moins bêta plus électron neutrino positon (électron "positif") excès de neutrons excès de protons 32 321919 P S + électron Ne F + positon 15 16109 10 keV à 3 MeV LE RAYONNEMENT 

13 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 12 Capture Électronique Réarrangement du cortège électronique 5555 Fe Mn + neutrino 2625 X rayonnement électromagnétique  100 keV ou électron Auger vers le noyau couches électroniques LE RAYONNEMENT X ET HOP !

14 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 13 Rayonnement émis après une désintégration Énergie excédentaire Rayonnement Électromagnétique Concerne tous les types de radioactivité 10 keV à 3 MeV LE RAYONNEMENT    -  + CE 

15 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 14 SPECTRES Rayonnements , X,  : spectres de raies une particule émise avec une énergie définie Spectrométrie Rayonnements  : spectres continu deux particules émises électron variant d ’une énergie 0 à une énergie max E  moyen = E  max / 3

16 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 15 N'est pas directement issu de la radioactivité FISSION 235 U ou 239 Pu Combustible nucléaire LE RAYONNEMENT NEUTRONIQUE

17 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 16 Nombre de transformations par unité de temps Unité légale : becquerel (Bq) 1 Bq = 1 désintégration par seconde 1 kBq = 1 000 Bq 1 MBq = 1000 000 Bq 1 GBq = 1 000 000 000 Bq Ancienne unité : curie 1 Ci = 37 milliards de Bq L ’ACTIVITÉ

18 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 17 Nombre de rayonnements par unité de temps n (ryts/s) = A (Bq) x I (%)/100 Pour la désintégration  - -  + CE la somme des intensités d ’émission fait toujours 100 %. Pour la désexcitation  cela peut faire plus Exemple : A = 1000 Bq rayonnement  1 : 30% rayonnement 2 2 : 70% n  1 = 300 rayonnements  1 /s LE TAUX D ’ÉMISSION

19 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 18 Temps nécessaire pour que l'activité soit divisée par 2 Elle se note : T Exemples de périodes 12 BT = 0,02 seconde 24 NaT = 15 heures 131 IT = 8 jours 60 CoT = 5,27 ans 238 UT = 4,5 milliards d'années LA PÉRIODE

20 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 19 RELATION ACTIVITÉ - PÉRIODE

21 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 20 RELATION MASSE - ACTIVITÉ - PÉRIODE Pour avoir une activité de 37 GBq, quelle masse faut-il ? 12 BT = 0,02 secondem = 2.10 -14 g 24 NaT = 15 heuresm = 0,11 gg 131 IT = 8 joursm = 8 gg 60 CoT = 5,27 ansm = 0,9 mg 238 UT = 4,5 milliards d'années m = 3 tonnes

22 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 21 LA DÉCROISSANCE RADIOACTIVE 10 000 5 000 2500 1250 625 Avec une période T 1 T 2 T 3 T 4 T TEMPS Activité Bq

23 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 22 Au bout de 7 périodes il reste environ : 1/100 de l ’activité initiale Au bout de 10 périodes il reste environ : 1/1000 de l ’activité initiale ATTENTION ! Ce n ’est pas parce qu ’on a attendu 10 périodes qu ’il n ’y a plus d ’activité LA DÉCROISSANCE RADIOACTIVE

24 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 23 A : activité à l ’instant t A0 A0 : activité initiale T : période t : temps de décroissance LA DÉCROISSANCE RADIOACTIVE

25 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 24 LA FILIATION RADIOACTIVE

26 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 25 L ’ACTIVATION NEUTRONIQUE A : activité à l ’instant t N : nombre de noyaux activés  : section efficace en cm -2  : débit de fluence des neutrons en cm -2.s -1 T : période du produit radioactif formé t : temps d ’activation

27 Radioprotection Cirkus - rpcirkus.org 31 mai 2016 26 Pour résumer Différents rayonnements provenant d ’atomes instables   -  + X  (particulaires ou électromagnétiques) Énergie variant de quelques keV à 9 MeV selon le rayonnement ACTIVITÉ (becquerel) liée à la PÉRIODE Décroissance radioactive ACTIVITÉ (becquerel) liée à la PÉRIODE Masse du produit Filiation radioactive produits stables ou radioactifs Activation neutronique produits radioactifs