Radioactivité ?

Radioactivité Applications médicales : radiologie et radiothérapie Hiroshima et Nagasaki Radioactivité Datation au 14C Tchernobyl, Fukushima Energie nucléaire et radioprotection Empoisonnement au 210Po

Qu’est-ce que la radioactivité ? Phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables (radio-isotopes) se transforment spontanément (désintégration) en dégageant de l’énergie sous forme de rayonnement pour se transformer en des noyaux atomiques plus stables, ayant perdu une partie de leur masse. Plus simplement, c’est l’émission d’une particule ou d’un rayonnement par un noyau atomique.

Qu’est-ce que la radioactivité ? La radioactivité naturelle a été découverte en 1896 par Henri Becquerel. Pour la première fois, il observe qu’un minerai d’uranium laisse des traces sur une plaque photographique dans l’obscurité, sans qu’on ne lui apporte la moindre énergie. Des rayons provenant d'une substance inerte ! Des rayons émis spontanément sans que l'on apporte la moindre énergie!... Quel étrange phénomène!

Quelques radio-isotopes connus L’uranium 238U, le thorium 232Th et le potassium 40K sont très présents dans la croûte terrestre, le radium et le radon sont bien plus rares. L’uranium 235U est fréquemment utilisé par l’homme pour la production d’énergie nucléaire. Le carbone 14C est produit dans la haute atmosphère et résulte de l’effet des rayons cosmiques sur l’azote. On l’utilise pour la datation d’objets historiques. Différence au niveau d’un atome de U238 – U235 ?

Les 3 types de rayonnement radioactif  : émission d’un noyau léger d’Hélium de courte portée, arrêté par la peau/feuille de papier  : émission d’un électron arrêté par une feuille d’aluminium  : émission d’un photon de haute énergie arrêté par une large épaisseur de plomb (dizaines de cm) ou de béton (plusieurs m)

Comment détecter/mesurer la radioactivité ? Danger : la radioactivité est indétectable par les 5 sens. Le compteur Geiger permet de mesurer l’activité d’une source radioactive, soit le nombre de désintégrations par unité de temps. L’unité utilisée est le Becquerel : 1 Bq = 1 désintégration/s Le dosimètre permet de mesurer la dose effective de radioactivité pour une période de temps donnée, en tenant compte de l’impact de la radiation sur les tissus biologiques. L’unité utilisée est le milliSievert (mSv) Nous émettons des radiations de l’ordre de 8000 Bq, ce qui correspond à une dose effective de 0.4 mSv/an (rayonnement propre). évaluer quantitativement l'impact biologique d'une exposition à des rayonnements ionisants.

Effets des irradiations sur la santé L’effet sur la santé dépend : du type de rayonnement (, , ) de la dose absorbée (ou énergie déposée par unité de masse) de la durée d’exposition La dose effective (en mSv) tient compte de l’impact biologique des radiations. La dose effective due à la radioactivité artificielle est limitée à 20 mSv/an pour les professionnels (nucléaire, médical) et 1 mSv/an pour le public (sauf en cas de traitement médical). A partir d’une dose d’environ 1000 mSv, il y a un risque de dommages irréversibles, cancers,…

Période radioactive Période de demi-vie : temps nécessaire pour un échantillon radioactif de désintégrer la moitié de ses noyaux. La période varie selon les éléments. Ex. 238U : 4.5.109 ans, 13N : 10 minutes, 14C : 5800 ans. 1000 atomes d’azote 13, combien dans 10 min ? (500) Dans 20 min ? (250)

Dose due à l’exposition naturelle et artificielle En Suisse, nous recevons en moyenne une dose de 4 mSv par année, dont environ 2/3 est due à la radioactivité naturelle.

Les applications de la radioactivité La radioactivité naturelle de la terre réchauffe notre planète, celle du soleil nous procure chaleur et lumière. La radioactivité artificielle est utilisée pour stériliser le matériel médical, pour l’imagerie médicale et le traitement de certains cancers (radiothérapie). Elle fournit également 40% de l’électricité produite en Suisse (4 centrales nucléaires).

Energie nucléaire : la fission Contrairement à la radioactivité naturelle qui est spontanée, dans les centrales atomiques, la désintégration est forcée en bombardant des noyaux avec des neutrons. 1 gramme d’235U suffit à produire l’équivalent en électricité à 2 tonnes de pétrole. Gestion des réactions en chaînes et radioprotection (Tchernobyl, Fukushima) Gestion des déchets Un neutron fractionne le noyau lourd en 2 noyaux moyens, souvent radioactifs également, et entraîne l’émission de plusieurs neutrons, qui vont eux-mêmes continuer la réaction en chaîne. E=mc^2

Références Cours de formation destiné aux experts en radioprotection , Institut universitaire de radiophysique appliquée, Lausanne, édition 2008 http://www.laradioactivite.com (Vidéo ) http://fr.wikipedia.org/wiki/Industrie_nucléaire_en_Suisse http://libergiersciences.free.fr/powerpoint/ Images libres de droit

TP Compteur Geiger : Radium 226Ra 226Ra 1600 ans  222Rn 3,8 jours  218Po 3 min    214Pb 27 min 214Bi 20 min 214Po 165 s  210Pb 22 ans Notre source de 226Ra a une activité de 3300 Bq