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Rayonnement naturel terrestre

Jour 3 – Leçon 7

Sources de rayonnements

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OBJECTIF

Discuter le sujet de la radioactivité naturelle terrestre, chaînes de décroissance radioactive, les radionucléides importants, le Radon et sa signification, NORM, TENORM & NARM

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Contenu

Chaînes de désintégration terrestres

Radionucléides Importants

Radon et son importance pour la santé NORM

TENORM

NARM

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Radioactivité dans la Nature

Primordial – existant depuis la création de la Terre

Cosmogonique – formé à la suite de l'interaction des rayons cosmiques

Activités Humaines - amélioration ou formé en raison des actions humaines

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Nucléides Primordiaux

Nucléide

Demi-vie Activité Naturelle

235U 7.04 x 108 a 0.711% de l’uranium naturel

238U 4.47 x 109 a 99.275% de tout l’U nat. ; 0.5 à4.7 ppm de l’U total dans les roches

232Th 1.41 x 1010 a 1.6 to 20 ppm dans les roches

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Nucléide

Demi-vie Activité Naturelle

226Ra 1,600 a 16 Bq / kg dans le calcaire et 48 Bq / kg dans la roche ignée

222Rn 3.82 j Gaz Noble: concentrations moyennes dans l’air en US gamme de 0.6 à 28 Bq/m3

40K 1.28 x 109 a 0.037 to 1.1 Bq/g dans le sol

Nucléides Primordiaux

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Bruit de fond naturel

Il y a trois chaînes de désintégration qui se produisent dans la nature:

la série de l'uranium, en commençant par 238U la série de thorium, qui est originaire de 232Th la série de l'actinium, qui provient de 235U

Il était une fois, il y avait aussi une chaîne de Neptunium, qui a pris naissance avec 241Pu, qui a une demi-vie de 14 ans seulement. Le seul membre restant de cette série est 209Bi avec une demi-vie de 2E18 ans.

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Chaîne de décroissance de 238U

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Radioactivité Naturelle dans le sol

Element*Activity** estimée

Masse de l’élément* Activité

Uranium 25 Bq/kg 2,200 kg 31 GBq

Thorium 40 Bq/kg 12,000 kg 52 GBq

Potassium-40

400 Bq/kg 2,000 kg 500 GBq

Radium 48 Bq/kg 1.7 g 63 GBq

Radon 10 kBq/m3 11 g 7.4 GBq* Potassium-40 is a radionuclide ** per kg of soil

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Radioactivité Naturelle dans lesmatériaux de construction (mBq/g)

Matériaux Uranium Thorium Potassium

Granite 63 8 1184

Grés 6 7 414

Béton 31 8.5 89

Plâtre 14 12 89

Gypse 186 66 5.9

Brique d'argile

111 44 666

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Radioactivité naturelle dans les Océans

Nucléide*

Activitéestimée Pacifique Atlantiqu

eTous les Océans

Uranium 33 mBq/L 22 EBq 11 EBq 41 EBq

40K 11 Bq/L 7400 EBq 3300 EBq 14000 EBq

3H 0.6 mBq/L 370 PBq 190 PBq 740 PBq

14C 5 mBq/L 3 EBq 1.5 EBq 6.7 EBq

87Rb 1.1 Bq/L 700 EBq 330 EBq 1300 EBq*Uranium is an element

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Bruit de fond naturel- Radon

Radon gaz noble (appelé aussi inerte).

Le Radon est un gaz comme les autres membres de ce groupe de la table périodique, à savoir He, Ne, Ar, Kr, Xe et gaz. Les gaz nobles ne forment pas facilement de composés en raison de la configuration de leur couche électronique stable. À l'exception de l'hélium, ils ont tous 8 électrons dans leur couche externe (ns2np6 pour vous les chimistes dans l’audience).

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Bruit de fond naturel - Radon

La dose moyenne due au radon-222 (222Rn) est environ 2000 Sv par an. Radon est un émetteur alpha. Beaucoup de produits de désintégration du radon sont également des émetteurs alpha.

Le Radon est née par la désintégration de 238U, un isotope de l’uranium qui existe naturellement dans l’environnement. En fait, dans certaines régions de l’Amérique de l'Ouest, la concentration de l'uranium naturel est suffisamment élevée pour être exploitée et fournir de l'uranium aux réacteurs.

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Production du 222RnPar désintégration de 238U

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Bruit de fond naturel - Radon

Tout comme l'hélium peut diffuser à travers un ballon, le radon peut diffuser à travers le sol et les fondations des maisons. La diffusion est plus importante lorsque le sol a une faible teneur en humidité.

Le radon présente un risque radiologique parce que ses produits de désintégration sont des émetteurs alpha. Comme ces produits sont aussi des émetteurs alpha et ont une charge électrostatique ils sont attirés par les particules dans l'air. Ceux-ci vont se désintégrer dans les poumons. Ces désintégrations vont se traduire par une dose aux poumons

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Diffusion du Radon par le sol

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Transport radon dans les maisons

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Bruit de fond naturel - Radon

Le problème n'est vraiment pas à la désintégration radioactive du radon, mais avec la filiation du radon (également appelés «produits de filiation»), qui sont produits lorsque le radon se désintègre. Le radon se désintègre par émission alpha, ces "fils" ont une charge ++ et sont donc attachés à électro-statiquement à des particules dans l'air. Ces produits de désintégration radioactives sont également radioactifs, et se désintègrent par émission de particules alpha..

L'énergie des particules alpha délivre une dose au poumon, où les particules se déposent. La dose au poumon est attribuée au développement du cancer du poumon chez les mineurs d'uranium (d'où les limites réglementaires pour les concentrations du radon et de ses descendants).

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Risque relatif du Radon

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Radionucléides dans Le corps humain

Nucléide*

Masse du Nucléide dans

le corps humain

Activité Totale dans le corps

humain

L'apport quotidien

de nucléides

Uranium 90 g 30 pCi (1.1 Bq) 1.9 g

Thorium 30 g 3 pCi (0.11 Bq) 3 g

40K 17 mg 120 nCi (4.4 kBq) 0.39 mg

Radium 31 pg 30 pCi (1.1 Bq) 2.3 pg

14C 95 g 0.4 Ci (15 kBq) 1.8 g*Uranium, Thorium and Radium are elements

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Exposition à la radioactivité naturelle Dans le monde

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Équivalent de dose efficace à un membre de la population des États-Unis

Source

Equivalent de dose efficace moyenne annuelle

Sv mrem

Inhalée (radon et produits de désintégration)

2000 200

Autres radionucléides déposés à l’intérieur

390 39

Rayonnement Terrestre 280 28

Rayons cosmiques 27 3

Radioactivité Cosmogénique 10 1

Total arrondi des Sources naturelles 3000 300

Total arrondi de sources artificielles 600 60

Total 3600 360

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Sources Naturelles2.4 mSv (79%)

Autres× 0.005 mSv (<1%)

Exposition médicale0.64 mSv (21%)

Dose annuelle par habitant– UNSCEAR 2008

D'autres incluent Retombées, production d'énergie nucléaire,

expositions professionnelles, etc

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Doses annuelles par habitant de Sources naturelles– UNSCEAR 2008

Inhalation du Radon1.15 mSv (48%)

Rayons Cosmiques 0.39 mSv (16%)

Ingestion 0.29 mSv (12%)

Inhalation du Thoron0.1 mSv (4%)

Exposition externe0.48 mSv (20%)

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NORM & NARM

NORM Naturally Occurring Radioactive Material (Matières radioactives d’origine naturelle)

TENORM Naturally Occurring Radioactive Material enhanced by processing is called TENORM (Matières

radioactives naturelles renforcée par le traitement est appelé TENORM)

NARM Naturally Occurring and Accelerator-Produced Radioactive Material (d’origine naturelle et accélérateurs- matière radioactive produite)

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Résumé

Le rayonnement naturel terrestre a été discuté

Les radionucléides importants et leur répartition ont été discutés

Le radon en particulier et son importance a été discuté

NORM, TENORM et NARM ont été définis

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Où trouver plus d’Information

Cember, H., Johnson, T. E, Introduction to Health Physics, 4th Edition, McGraw-Hill, New York (2009)

UNSCEAR, Sources and Effects of Ionizing Radiation, 2008 Report to the General Assembly with Scientific Annexes, United Nations, New York, 2008

International Atomic Energy Agency, Postgraduate Educational Course in Radiation Protection and the Safety of Radiation Sources(PGEC), Training Course Series 18, IAEA, Vienna (2002)