RADIOACTIVITÉ

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RADIOACTIVITÉ

Applications médicales : radiologie et radiothérapie

Datation au 14C

Energie nucléaire et radioprotection

Hiroshima et Nagasaki

Tchernobyl, Fukushima

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.

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.

: émission d’un noyau léger d’Héliumde courte portée, arrêté par la peau/feuille de papier

: émission d’un électronarrêté par une feuille d’aluminium

: émission d’un photon de haute énergiearrêté par une large épaisseur de plomb (dizaines de cm)ou de béton (plusieurs m)

Les 3 types de rayonnement radioactif

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).

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.

Dose due à l’exposition naturelle et artificiellerayonnement

cosmique10% rayonnement

terrestre9%

rayonnement propre

9%

radon41%

exposition médicale

26%

essais nucléaires et

industrie5%

exposition naturelle

exposition 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 fissionContrairement 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 produirel’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.

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 226Ra226Ra 1600 ans

222Rn 3,8 jours

218Po 3 min

214Pb27 min

214Bi20 min

214Po 165 s

210Pb 22 ans

Notre source de 226Ra a une activité de 3300 Bq