Rayonnements et radioactivité

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1. Les rayonnements sontpartout

Les rayonnements sont une réalité quotidienne etomniprésente.On distingue les sources, d'une part de rayonnementsionisants, d'autre part de rayonnements non ionisants.ionisants, d'autre part de rayonnements non ionisants.On distingue également sources artificielles etnaturelles de rayonnements.

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2. Les sources de rayonnements ionisants: artificielles etnaturelles.

c

a

bd)

d

Sources naturelles ≈ 2/3

Image: Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire

≈ 30%

a) Rayonnements cosmiqueb) Rayonnements terrestre et bâtiments (matériaux de construction),c) Rayonnement du corps humain

Sources artificielles ≈ 1/3

b

f

g

d) Radon (gaz terrestre) ≈ 40%Image: Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)

Image: Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire(IRSN))

Image: Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)

f) Examens et traitements médicaux ≈ 30%g) Autres (industrie…) < 2%

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3. Le rayonnement ionisant

Les atomes instables se désintègrent et émettent des rayonnements ionisants. L'unitéd'activité, égale à une transformation par seconde, est appelée le becquerel.

① Le rayonnement alpha

Il s'agit de petites particules constituées chacune dedeux protons et de deux neutrons.

Le rayonnement bêta

Image: mesure-radioactivite.fr

② Le rayonnement bêta

Il s'agit de petites particules d'électrons libres.

③ Le rayonnement gamma

Ces rayons sont semblables aux rayons X, mais pluspénétrants. Il est possible de les représenter sousforme d'ondes énergétiques

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La durée nécessaire pour que la moitié desnoyaux d’un isotope radioactif soit désintégréenaturellement est appelée demi-vie. Elle changed’une isotope à l’autre. Elle peut aller de quelquesfractions de secondes à plusieurs milliardsd’années.

Exemples de demi-vie:

4. La demi-vie:

La moitié de la moitié de la moitié….

Isotope Demi-vie/période Unité de temps

Technétium-99 6 heures

Iode-131 8 jours

Césium-137 30 ans

Plutonium-239 24000 ans

Uranium-234 245500 ans

Uranium-235 700 millions année

Uranium-238 4.5 milliards année

Demi-vie /période

Quantitéinitiale

0 1

1 ½ ½

2 ¼ ½*½

3 ⅛ ½*½*½

… … …

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Les rayons alpha ont un très faible pouvoir

Les principaux types de rayonnements ionisants émis par les atomes sont les rayonsalpha, bêta et gamma. Ces rayonnements diffèrent par leur capacité de pénétration ducorps.

5. Le pouvoir pénétrant des rayonnements ionisants

Les rayons alpha ont un très faible pouvoirpénétrant. Aussi, les substances émettrices derayons alpha à l'extérieur de l'organisme sont-ellesinoffensives, puisqu'elles sont d'ores et déjà arrêtéespar la peau. Ces substances risquent toutefois des'avérer dangereuses en cas d'introduction dansl'organisme par inhalation ou par ingestion.

Image: Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiverAbfälle (Nagra)

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Les rayons bêta ont un pouvoir de pénétration un peu plus important, puisqu'ils peuventtraverser de 1 à 2 cm de tissu. A l'extérieur de l'organisme humain, les substances émettrices derayons bêta peuvent être dangereuses pour les tissus extérieurs; lorsque ces substancess'introduisent dans l'organisme, elles peuvent avoir un effet préjudiciable sur les organesauxquels elles sont fixées

Les rayons gamma ont un pouvoir de pénétration encore plus important et peuvent traverser

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Les rayons gamma ont un pouvoir de pénétration encore plus important et peuvent traversercomplètement le corps. Ils peuvent donc avoir des effets dommageables sur les organestraversés.

Les rayons-X sont de nature identique à celle des rayons gamma et peuvent également affecterles organes.

Parmi ces derniers figurent:

•le type de rayonnement ionisant auxquelsl'organisme est exposé (rayons alpha, bêta, gammaet rayons X);

Les dommages éventuels infligés à l'organisme humain par les rayonnements ionisantsdépendent d'un certain nombre de facteurs.

6. Les dommages dépendant de plusieurs facteurs

•la situation de la source de rayonnement: àl'intérieur ou à l'extérieur de l'organisme;

•La localisation précise de la source à l’intérieur ducorps, la durée de séjour et le type d'organe quiabsorbe les rayonnements (pour une source derayonnement interne).

Image: Radioaktivität und Strahlenschutz(Martin Volkmer)

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7. Comment déceler un rayonnement ionisant?

La détection des effets des rayonnements ionisants exige des instruments spéciaux.Le compteur Geiger-Mueller p.ex. est un instrument de détection des rayonnementsionisants très sensible.

Différents détecteurs de radioactivité:

Images: Division de la radioprotection Luxembourg

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8. Les unités de mesure de la radioactivité

Les quantités de substances radioactives et les doses de rayonnements ionisants sont mesurées aumoyen de trois unités différentes:

Le becquerel (Bq): exprime l’activité, c’est à dire le nombre de transformations au sein de lasubstance radioactive par seconde

Le gray (Gy): exprime la dose absorbée c’est à dire la quantité de rayonnements ionisantsabsorbée par les tissus du corps humain.

Le sievert (Sv): exprime la dose efficace c’est à dire l’effet biologique du rayonnement ionisant(α, β, γ, …) impliqué

© Yuvanoe

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Dose (mSv) Ordre de grandeur

0.05 Dose reçu lors d’un vol Paris – New York

0.1 Radiographie des poumons

2 Irradiation naturelle annuelle

2-10 Irradiation naturelle annuelle dans des régions avec Radon

10 Scanner du corps entier

9. Exemples d’exposition

10 Limite annuelle pour travailleurs exposés

30 Radiothérapie

250 Limite d’urgence pour sauver des vies humaines sur basevolontaire

670 Dose maximale enregistrée pour un travailleur lors de l’accidentà Fukushima

1000 Apparition de nausées avec vomissement

4500 Dose mortelle pour 50% des personnes exposées si non traité

Bon à savoir: 1mSv = 1 milliSievert = 0.001 Sievert

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10. Effets des rayonnements sur l’organisme

Le corps humain se compose de cellules susceptibles dese reproduire. La reproduction est un processus continu,présent au sein de chaque organisme vivant.

Un rayonnement ionisant qui pénètre dans une celluleUn rayonnement ionisant qui pénètre dans une cellulerisque d'affecter ce processus de reproduction enprovoquant des réactions chimiques anormales.Certaines de ces réactions peuvent aboutir à la mort dela cellule et d'autres à sa survie, mais sous une formemodifiée (mutation).

Image: Radioaktivität und Strahlenschutz(Martin Volkmer)

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a) Effets immédiats (>1Sv)

Si la dose de rayonnements ionisants est très importante et si elle est reçue en un laps de tempscourt, un grand nombre de cellules peuvent mourir immédiatement. Il peut en résulter parexemple des pertes de cheveux ou des brûlures de la peau. Ces effets sont qualifiés d'effetsimmédiats. Lorsqu'ils se multiplient dans l'organisme d'un seul et même sujet, ils peuvent

Les rayonnements ionisants affectent l’organisme humain. Nous distinguons les effets immédiats deseffets tardifs.

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immédiats. Lorsqu'ils se multiplient dans l'organisme d'un seul et même sujet, ils peuventprovoquer sa mort.

b) Effets tardifs

En cas de modification, mais non de destruction des cellules, par exemple suite à l'absorptiond'une dose plus faible ou d'une dose étalée sur une période plus longue, les effets peuventapparaître de nombreuses années après chez la personnes irradiée (cancer) ou chez sesdescendants (effets héréditaires). Il s'agit en l'occurrence d'effets dits tardifs

Le principe de base de la protection contre les rayonnements ionisants consiste à éviter toute exposition.Lorsque cela est impossible, il convient de limiter les quantités reçues des sources externes en observantles règles suivantes:

11. Le principe de base de la radioprotection et les règles d’or

a) Le contrôle de la durée d'exposition b) Le contrôle de la distance de la source

La dose dépend du temps d’exposition.Plus on reste longtemps à coté d’unesource radioactive, plus on reçoit derayonnements.

La dose dépendant de la distance par rapportà la source. Plus on est éloigné de la source,

moins on reçoit de rayonnements.Images: Radioaktivität und Strahlenschutz (Martin Volkmer)

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c. Protection par écrans

Il est indispensable d’utiliser un écran qui arrête ou réduit l'intensité du rayonnementionisant.

① Les rayonnements alpha ne passent pas à travers 50mm d’air ou une feuille de papier.

② Les rayonnements béta sont arrêtés par quelquesmillimètres d’aluminium.

③ Les rayonnements gamma sont les plus puissants. Lepassage à travers une plaque de plomb les amortisconsidérablement.

Image: Nationale Genossenschaft für die Lagerungradioaktiver Abfälle (Nagra)

Image: Radioaktivität und Strahlenschutz (Martin Volkmer)

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Les sources radioactives et les appareils à rayons X doivent être clairementsignalés à l'aide d'étiquettes appropriées portant le symbole international(trèfle) de la radioactivité.

13. Signalisation adéquate

Symbole international de la radioactivitéSeptembre 2012 16

14. Utilisation des rayonnements dans les hôpitaux

a. En diagnostic

La prise de clichés radiographiques implique l'utilisation de faiblesquantités de rayonnements ionisants afin de pouvoir examinerl'intérieur du corps humain.

Chaque exposition aux rayons X à des fins médicales doit êtrejustifiée dans ce sens et limitée autant que possible dans lediagnostic. L'examen radio des os, par exemple, peut nousindiquer s'il y a ou non fracture, son emplacement et sa forme.

Il peut également servir à diagnostiquer certaines maladies (parIl peut également servir à diagnostiquer certaines maladies (parexemple, les tumeurs du poumon).

Image : Universitätsklinik für Radiologie Magdeburg

Image: Radioaktivität und Strahlenschutz(Martin Volkmer)

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b. En thérapie

En outre, les rayons X servent à détruire les cellulesmalsaines du corps. Certaines formes de cancerpeuvent, dans certains cas, être soignés avecsuccès par traitement aux rayons X.

Computed tomographie CT

L'emploi d'un tablier en caoutchouc plombé en guised'écran protège les parties du corps dont l'examenn'est pas nécessaire et qui ne doivent pas êtreexposées aux rayonnements.

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15. La médecine nucléaire:

Actuellement, les médecins utilisent les traceursradioactifs dans un domaine de la médecineconnu sous le nom de "médecine nucléaire" Ilsinjectent une substance radioactive dans le circuitsanguin d'un patient, et suivant les propriétéschimiques de la substance, celle-ci se concentredans certains organes.

Lorsque la substance en question est présente àl'intérieur de l'organe, il est possible, avec une caméraspéciale, de détecter facilement les rayons gammaémis dans l'organisme du patient. En présence d'unetumeur, la concentration du traceur radioactif atteindraun niveau anormal dans les cellules de la tumeur, cequi apparaîtra sur l'image prise par la caméra.Pour réduire les doses d'irradiation du patient, il imported'utiliser des traceurs dont la demi-vie est courte.

Source image: www.mednuc.net

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