La radioactivité

Le nucléaire fait peur, c’est un fait. À tort ou à raison, c’est la question que je me pose de plus en plus. Il est donc temps pour moi de creuser le sujet afin de me forger ma propre opinion. La radioactivité, c’est quoi exactement ? Comment fonctionne-t-elle ? À quel point-est-elle nocive ? Comment la mesure-t-on ? Comment s’en protège-t-on ? Comment disparaît-elle ? Que dit la législation française ?

Sommaire

  1. La radioactivité
  2. Rayonnements radioactifs : types et limites
  3. Unités de mesure, doses et facteurs de pondération
  4. Désintégration naturelle
  5. Rayons ionisants : signalisation française

Symbole officiel triangulaire français jaune et noir pour danger présence de radioactivité

La radioactivité [Sommaire]

Un atome dont le noyau est instable est dit radioactif, et est appelé radionucléide (ou plus largement radioisotope). La radioactivité, c’est le phénomène physique naturel au cours duquel ces radionucléides, instables donc par définition, se désintègrent pour retourner à nouveau à l’état de noyaux atomiques stables. Lors de ce processus ils dégagent de l’énergie sous forme de rayons alpha (α), bêta (β) et gamma (γ).

Tous les corps ont une activité radioactive (comprenez qu’ils émettent de la radioactivité), y compris le nôtre. De plus, pour réaliser certains examens médicaux bien spécifiques (une scintigraphie par exemple), il est parfois indispensable de se soumettre volontairement à de sérieuses doses de radioactivité.

Ordre de grandeur de différentes sources de radioactivités naturelles et artificielles :
(sources Becquerel sur Wikipédia, l’ANDRA et la SFEN)

  • eau de pluie : 0.5 Bq/kg
  • eau de mer : 13 Bq/kg
  • lait : 50 à 80 Bq/kg
  • être humain : 130 Bq/kg, soit environ 10 000 Bq pour un adulte de 75 kg
  • pommes de terre : 150 Bq/kg
  • béton : 500 Bq/kg
  • brique : 800 Bq/kg
  • une scintigraphie thyroïdienne : 37.000.000 Bq
  • une scintigraphie myocardique : 74.000.000 Bq
  • une scintigraphie osseuse : 550.000.000 Bq
  • une maison en granite : 4.000.000.000 de becquerels (4 milliards Bq, 4GBq)
  • Combustible usé en sortie de réacteur nucléaire : 10.000.000.000.000.000.000 Bq (10 milliards GBq)

Rayonnements radioactifs : types et limites [Sommaire]

Il existe trois types de rayonnements radioactifs :

  • les rayons alpha (α) : pouvoir de pénétration très faible, une simple feuille de papier, voire seulement 4 à 5 cm d’air, les arrêtent totalement ; de ce fait, le dépôt d’énergie par unité de longueur traversée est élevé.
  • les rayons bêta (β) : parcours dans la matière certes plus important que celui des particules alpha, mais qui ne reste que de l’ordre de quelques mètres grand maximum dans l’air ; arrêtés par une simple feuille d’aluminium, à quantité égale le dépôt d’énergie par unité de longueur traversée est donc moindre que celui du rayonnement alpha.
  • les rayons gamma (γ) : très énergétiques, donc fort pouvoir de pénétration dans la matière ; plusieurs décimètres de béton ou un écran de plomb d’une épaisseur de 5 cm permettent de stopper 90 % du rayonnement.

Les lois physiques qui traduisent le parcours des rayonnements alpha et bêta montrent qu’au-delà d’une certaine distance, il est impossible que des particules puissent être retrouvées. À l’inverse, les rayonnements gamma ne sont jamais complètement arrêtés par la matière, et ce quel que soit l’épaisseur de matière isolante utilisée.

Unités de mesure, doses et facteurs de pondération [Sommaire]

Le Becquerel, ou l’activité de la source radioactive : dans une substance radioactive, si on observe en moyenne une désintégration par seconde, on dit que cette substance a une activité de 1 Becquerel (Bq). Il caractérise donc la teneur globale en éléments radioactifs.

Le becquerel ne fait que compter un nombre d’événements par seconde. Le caractère dangereux ou non de cette activité dépend de la quantité d’énergie reçue par les tissus considérés (voir la dose absorbée mesurée en Gray), de la nature des particules émises (α, β ou γ, voir la dose équivalente mesurée en mSv), de la nature du corps irradié (voir la dose efficace mesurée aussi en mSv).

Le Gray, ou la mesure de la dose absorbée : donne une mesure de la quantité totale de radiations absorbées par la matière traversée par les-dites radiations. La dose absorbée ne dépend pas du type (α, β, γ) de radioactivité.

Le Sievert, ou la mesure de la dose équivalente : permet de prendre en compte les différences d’effet sur les tissus vivants des rayonnements ionisants, selon qu’ils sont de type α, β ou γ. En effet, à dose absorbée identique (mesurée en Gray), les rayonnements α, β, γ produisent des effets biologiques très différents (relevés en Sievert). On mesure cela en appliquant un facteur de pondération à la dose absorbée. Par exemple, 1 gray de radiation alpha aura plus d’effets (effets nocifs, c’est à dire entraînera plus de cancers) qu’un gray de radiation bêta.

Le Sievert, ou la mesure de la dose efficace : permet de prendre en compte les facteurs de sensibilité, de résistance, des tissus touchés par le rayonnement ionisant. Autrement dit, la dose équivalente multipliée par le facteur de sensibilité de l’organisme ou de l’organe exposé. À noter que, comme un sievert représente une dose très élevée, on parle généralement plus ici en millisievert (mSv).

L’effet sur la santé dépend de la manière dont on s’expose à la source radioactive. Simple exposition, forte et courte exposition ponctuelle, faible mais longue exposition continue, inhalation, ingestion… Et, en cas d’inhalation ou d’ingestion, l’effet dépend alors aussi de la radiotoxicité du corps inhalé ou ingéré, liée à la manière dont il est métabolisé par l’organisme (pour les détails très techniques, dirigez-vous vers la Wikipédia : Le Sievert et les différents effets de l’exposition aux rayonnements).

Liste élémentaire des facteurs de pondération :

  1. La nature du rayonnement :
    • alpha (α) x 20
    • bêta (β) et gamma (γ) x 1
  2. L’espèce irradiée :
    • humain x 1
    • plantes x (2 – 0,02)
    • reptiles x (1 – 0,075)
    • poissons x (0,75 – 0,03)
    • oiseaux x (0,6 – 0,15)
    • amphibiens x (0,4 – 0,14)
    • insectes x (0,1 – 0,002)
    • mollusques x (0,06 – 0,006)
    • virus, bactéries, protozoaires x (0,03 – 0,0003)
  3. Le type d’organe irradié :
    • gonades (organes reproducteurs) x 0.02
    • estomac, gros intestin, moelle osseuse, poumon x 0.12
    • cerveau, œsophage, foie, muscles, pancréas, petit intestin, rate, rein, sein, thyroïde, utérus, vessie x 0.05
    • peau, surface des os x 0.01

Traduction de ces chiffres par l’exemple :

  1. La même quantité d’énergie radioactive, mesurée en Gray, engendra 20 fois plus de dégâts aux tissus biologiques qu’elle atteindra si elle est sous forme de rayons alpha (α) que si elle est sous forme de rayons bêta (β) ou gamma (γ),
  2. La même source de radioactivité (exprimée en mSv), par exemple gamma (γ), entrainera 30 à 3000 fois moins de dégâts sur un virus ou une bactérie que sur un être humain,
  3. Les mêmes rayons (en mSv) infligés à un être humain provoqueront 12 fois moins de cancers de la peau que de cancers de l’estomac ou de la moelle osseuse.

Désintégration naturelle [Sommaire]

La période d’un radionucléide (loi de décroissance radioactive), ou sa « demi-vie », c’est le temps nécessaire pour que la moitié des atomes de ce radionucléide se soient désintégrés de manière naturelle. Au terme d’une période nous avons donc une radioactivité de départ divisée par 2, au terme de 2 périodes divisée par 4, au terme de 3 divisée par 8, etc. On parle de décroissance exponentielle.

Quelques demi-vies (arrondies) de radioisotopes rejetées dans l’environnement lors des catastrophes de Tchernobyl ou Fukushima, classées par demi-vie croissante (source : période radioactive des isotopes) :

  • Iode 131 : 2.3 heures
  • Tellure 132 : 3 jours
  • Xénon 133 : 5.3 jours
  • Iode 131 : 8 jours
  • Césium 136 : 13 jours
  • Tellure 129m : 34 jours
  • Niobium 95 : 35 jours
  • Strontium 89 : 50 jours
  • Argent 110m : 249 jours
  • Césium 134 : 2 ans
  • Tritium (3H) : 12 ans
  • Strontium 90  29 ans
  • Césium 137 : 30 ans

Rayons ionisants : signalisation française et impact sur l’ADN [Sommaire]

En France, la réglementation en matière de signalisation autour d’une source nucléaire définit 5 zones délimitées selon la dose efficace (exprimée en millisievert) susceptible d’être reçue par un organisme entier en une heure de présence. Sources : Débit de dose et Arrêté du 15 mai 2006 (et plus spécifiquement les articles 5 et 7 de ce dernier).

Symbole de signalisation pour danger zone radioactive, de couleur bleue pour zone surveilléeZone bleue, zone surveillée : sous les 0.0075 mSv reçus par heure, pour un total mensuel sous les 80 mSv ; de l’ordre de grandeur du rayonnement naturel, limite réglementaire de l’exposition admissible du public aux rayonnements artificiels.

Symbole de signalisation pour danger zone radioactive, de couleur verte pour zone contrôléeZone verte, zone contrôlée : de 0.0075 à 0.025 mSv/h, pour un total mensuel toujours sous les 80 mSv ; de l’ordre de grandeur des expositions aux rayonnements dans les environnements naturels fortement radioactifs.

Symbole de signalisation pour danger zone radioactive, de couleur jaune pour zone spécialement réglementéeZone jaune, zone spécialement réglementée : de 0.025 à 2 mSv/h ; les capacités de réparation de l’ADN des cellules sont encore supérieures aux dislocations induites par les radiations.

Symbole de signalisation pour danger zone radioactive, de couleur orange pour zone spécialement réglementéeZone orange, zone spécialement réglementée : de 2 à 100 mSv/h ; le taux de cassure du double brin de l’ADN devient équivalent au taux de réparation.

Symbole de signalisation pour danger zone radioactive, de couleur rouge pour zone interditeZone rouge, zone interdite : plus de 100 mSv/h ; les cassures du double brin de l’ADN deviennent supérieures au taux de réparation (dislocations excédant les capacités de réparation cellulaires).

Maxime Mullet • l’Arpenteur de l’Infosphère

2 réponses à “La radioactivité

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