Radioactivité naturelle Chapitre IX Radioactivité naturelle

La radioactivité naturelle n’est pas négligeable, et elle peut servir de repère pour les comparaisons des niveaux de radioactivité artificielle dans l’environnement, d’origine accidentelle ou d’origine industrielle et médicale. Elle a deux grandes origines : la radioactivité qui persiste sur terre des milliards d’années après la formation de notre planète, - la radioactivité qui est produite en permanence dans l’atmosphère terrestre sous l’effet des irradiations d’origine cosmique.

Radioactivité tellurique - 16 à 20 109 années pour le « Big Bang » - 4,6 109 années pour la formation de la terre Création de « matière » Lors de ces événements, des noyaux radioactifs de toutes compositions se sont formés, dont la plupart, de durée de vie plus ou moins brève, ont disparu par décroissance spontanée, mais dont certains, de période physique très longue, du même ordre de grandeur que l’âge de la terre, ont survécu jusqu’à nos jours

Deux catégories d’éléments à vie longue : 1° des noyaux à vie longue qui se transforment d’emblée en noyaux stables lors de leur désintégration 2° des familles radioactives dont l’élément de départ possède une vie très longue, et qui aboutissent en fin d’évolution sur un élément stable, mais qui au cours de leur filiation peuvent comporter des éléments à vie beaucoup plus courte

Eléments isolés de longue période physique Il en existe une dizaine, mais le seul qui présente un intérêt médical est le potassium – 40 (40K) dont la période est de 1,3 109 années. Présent dans de nombreux aliments riches en potassium, il contribue de manière non négligeable à la contamination humaine, totalement inévitable

Familles radioactives naturelles uranium – 235 (période = 8,5 108 ans) uranium – 238 (période 4 ,5 109 ans) thorium - 232 (période = 1,4 1010 ans)

uranium - 238 uranium - 235 thorium - 232

Caractères communs aux trois familles l’aboutissement final vers le plomb stable une succession de transformations comportant des désintégrations de type a ou de type b- la présence d’éléments intermédiaires de périodes variables, qui peuvent être très courtes - le passage par un élément gazeux, isotope du radon, et descendant d’un isotope du radium

uranium - 238 uranium - 235 thorium - 232

Radioactivité atmosphérique Le rayonnement cosmique, outre une composante importante de photons de haute énergie, comporte également un rayonnement de particules variées, avec une forte proportion de protons (plus de 80%), ainsi que des alphas et d’autres noyaux lourds. Ces particules peuvent être à l’origine de réactions nucléaires lorsqu’elles interagissent avec les gaz atmosphériques

le tritium (3H) de période 12,3 ans A coté d’une dizaine d’autres substances de peu d’intérêt, deux isotopes radioactifs prédominent dans l’atmosphère : le tritium (3H) de période 12,3 ans le carbone – 14 (14C) de période 5730 ans

CO2 ( 12C + 14C ) 14C

Tous les 5730 ans la proportion de 14C diminue de moitié Datation des végétaux par le carbone - 14 la proportion entre le carbone radioactif 12C et le carbone stable 14C dans l’atmosphère étant parfaitement fixe et connue Le rapport 14C / 12C évolue au cours du temps et permet de connaître la durée écoulée entre la mort du végétal et l’instant de la mesure Tous les 5730 ans la proportion de 14C diminue de moitié