Radioactivité

La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et particulièrement vite confirmé par Marie Curie pour le radium, est un phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables, dits radioisotopes,...



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Histoire du nucléaire - Radioactivité

Définitions :

  • Propriété de certaines substances qui peuvent se transformer sans influence extérieure et produisent ainsi un rayonnement spécifique. La radioactivité fut découverte en 1896 par Becquerel sur de l'uranium.... (source : bfe.admin)
  • Capacité qu'ont certains éléments de se transformer par désintégration nucléaire suite à changements dans le noyau atomique, par rayonnement corpusculaire (alpha ou bêta) ou par rayonnement électromagnétique (rayons gamma). (source : hc-sc.gc)
  • Processus naturel selon lequel l'excès d'énergie d'atomes instables est spontanément libéré sous forme de particules ou d'ondes. Cette activité donne lieu au rayonnement. (source : ene.gov.on)
Pictogramme signalant un risque d'irradiation. (?)

La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et particulièrement vite confirmé par Marie Curie pour le radium, est un phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables, dits radioisotopes, se transforment spontanément («désintégration») en dégageant de l'énergie sous forme de rayonnements divers, pour se transformer en des noyaux atomiques plus stables ayant perdu une partie de leur masse. Les rayonnements ainsi émis sont nommés, selon le cas, des rayons α, des rayons β ou des rayons γ.

Les radioisotopes les plus habituels dans les roches terrestres sont l'isotope 238 de l'uranium (238U), l'isotope 232 du thorium (232Th), et en particulier l'isotope 40 du potassium (40K). Outre ces isotopes radioactifs naturels toujours assez abondants, il existe dans la nature des isotopes radioactifs en abondances bien plus faibles. Il s'agit surtout des éléments instables produits lors de la suite de désintégrations des isotopes mentionnés, par exemple de divers isotopes du radium et du radon.

Un des radioisotopes naturels les plus utilisés par l'homme est l'isotope 235 de l'uranium (235U) qui se trouve dans la nature en faible concentration (<1 %) associé à l'isotope 238U, mais dont on modifie la concentration par des techniques d'enrichissement de l'uranium pour qu'il puisse servir à la production d'énergie nucléaire civile et militaire.

Un autre radioisotope naturel est le radiocarbone, c'est-à-dire l'isotope 14 du carbone (14C). Ce dernier est constamment produit dans la haute atmosphère par des rayons cosmiques interagissant avec l'azote, et se détruit par désintégrations radioactives environ au même taux qu'il est produit, de sorte qu'il se produit un équilibre dynamique qui fait que la concentration du 14C reste plus ou moins constante au cours du temps dans l'air et dans les organismes vivants qui l'ingérent (photosynthèse, nutrition... ). Une fois un organisme mort, la concentration en 14C diminue dans ses tissus, et sert à dater le moment de la mort. Cette datation au radiocarbone est un outil de recherche particulièrement prisé en archéologie et sert à dater avec une bonne précision des objets organiques dont l'âge ne dépasse pas 50 000 ans.

Les rayonnements α, β et γ produits par la radioactivité sont des rayonnements ionisants qui interagissent avec la matière en provoquant une ionisation.

L'irradiation d'un organisme entraîne des effets qui peuvent être plus ou moins néfastes pour la santé, selon les doses de radiation reçues, la durée d'exposition (aiguë ou chronique) et le type de rayonnement concerné. Elle peut être associée à une contamination radioactive surfacique (fixée ou non fixée), ou volumique (appelée aussi atmosphérique).

Historique

«Poudre Tho-Radia, à base de radium et thorium, selon la formule du Dr Alfred Curie...».

La radioactivité fut découverte en 1896 par Henri Becquerel (1852-1908), lors de ses travaux sur la phosphorescence : les matières phosphorescentes émettent de la lumière dans le noir après expositions à la lumière, et Becquerel supposait que la lueur qui se produit dans les tubes cathodiques exposés aux rayons X pouvait être liée au phénomène de phosphorescence. Son expérience consistait à sceller une plaque photographique dans du papier noir et mettre ce paquet en contact avec différents matériaux phosphorescents. Tous ses résultats d'expérience furent négatifs, à l'exception de ceux faisant intervenir des sels d'uranium, lesquels impressionnaient la plaque photographique à travers la couche de papier. Cependant, il apparut bientôt que l'impression de l'émulsion photographique n'avait rien à voir avec le phénomène de phosphorescence, car l'impression se faisait même quand l'uranium n'avait pas été exposé à la lumière au préalable. D'autre part, l'ensemble des composés d'uranium impressionnaient la plaque, y compris les sels d'uranium non phosphorescents et l'uranium métallique. À première vue, ce nouveau rayonnement était identique au rayonnement X, découvert l'année précédente (en 1895) par le physicien allemand Wilhelm Röntgen (1845-1923). Des études ultérieures menées par Becquerel lui-même, mais aussi par Marie Curie (1867-1934) et Pierre Curie (1859-1906), ou encore par Ernest Rutherford (1871-1937), montrèrent que la radioactivité est nettement plus complexe que le rayonnement X. Surtout, ils trouvèrent qu'un champ électrique ou magnétique sépare les rayonnements «uraniques» en trois faisceaux divers, qu'ils baptisaient α, β et γ. La direction de la déviation des faisceaux montrait que les particules α étaient chargées positivement, les β négativement, et que les rayonnements γ étaient neutres. En outre, la magnitude de la déflection indiquait nettement que les particules α étaient énormément plus massives que les β.

En faisant passer les rayons α dans un tube à décharge et en étudiant les raies spectrales ainsi produites, on pouvait conclure que le rayonnement α est constitué d'hélions, c'est à dire de noyaux d'hélium (4He). D'autres expériences permettaient d'établir que les rayons β sont composés d'électrons comme les particules dans un tube cathodique, et que les rayons γ sont , tout comme les rayons X, des photons particulièrement énergétiques. Par la suite, on découvrit que de nombreux autres éléments chimiques ont des isotopes radioactifs. Ainsi, en traitant des tonnes de pechblende, une roche uranifère, Marie Curie réussit à isoler quelques milligrammes de radium dont les propriétés chimiques sont particulièrement identiques à celles du baryum (ces deux éléments chimiques sont des métaux alcalino-terreux), mais qu'on arrive à distinguer à cause de la radioactivité du radium.

Les dangers de la radioactivité pour la santé ne furent pas immédiatement reconnus. Ainsi, Nikola Tesla (1856-1943), en soumettant volontairement en 1896 ses propres doigts à une irradiation par des rayons X, constata que les effets aigus de cette irradiation étaient des brûlures qu'il attribua, dans une publication, à la présence d'ozone. D'autre part, les effets mutagènes des radiations, surtout les risques de cancer, ne furent découverts qu'en 1927 par Hermann Joseph Muller (1890-1967). Avant que les effets biologiques des radiations ne soient connus, des médecins et des sociétés attribuaient aux matières radioactives des propriétés thérapeutiques : le radium, surtout, était populaire comme tonifiant, et fut prescrit sous forme d'amulettes ou de pastilles. Marie Curie s'est élevée contre cette mode, arguant que les effets des radiations sur le corps n'étaient pas encore bien compris. Durant les années 1930, les nombreuses morts qui ont semblé pouvoir être reliées à l'utilisation de produits contenant du radium ont fait passer cette mode.

Les transformations nucléaires

La «désintégration» (en physique, elle correspond à la transformation de la matière en énergie) d'un noyau radioactif peut entraîner l'émission de rayonnement α, β- ou β+. Ces désintégrations sont fréquemment accompagnées de l'émission de photons de haute énergie ou rayons gamma, dont les longueurs d'onde sont le plus souvent toujours plus courtes que celles des rayons X, étant de l'ordre de 10-9 m ou inférieures. Cette émission gamma (γ) résulte de l'émission de photons lors de transitions nucléaires : du réarrangement des charges internes du noyau nouvellement constitué, ou bien de la couche profonde du cortège électronique perturbé, à partir de niveaux d'énergie excités avec des énergies mises en jeu de l'ordre du MeV.

Les transformations isobariques

Une transformation isobarique correspond à la transmutation d'un noyau avec la conservation du nombre de masse A.

Les émissions bêta

Article détaillé : Radioactivité β.
L'émission bêta moins
Émission d'une particule β- (électron), fortement ionisante.

La radioactivité bêta moins (β-) affecte les nucléides X présentant un excès de neutrons. Elle se manifeste lors de réactions isobariques par la transformation dans le noyau d'un neutron en proton, le phénomène s'accompagnant de l'émission d'un électron (ou particule bêta moins) et d'un antineutrino électronique νe :

 {}ˆ{A}_{Z}\hbox{X}\;\to\;ˆ{A}_{Z+1}\hbox{Y}+ eˆ- + \bar{\nu}_e .
L'émission bêta plus

La radioactivité bêta plus (β+) ne concerne que les nucléides présentant un excès de protons. Elle se manifeste par la transformation dans le noyau d'un proton en neutron, le phénomène s'accompagnant de l'émission d'un positron (ou positon, toujours nommé particule bêta plus = antiélectron) et d'un neutrino électronique νe :

 {}ˆ{A}_{Z}\hbox{X}\;\to\;ˆ{A}_{Z-1}\hbox{Y}+ eˆ+ + {\nu}_e .

L'émission d'un rayonnement β+ par un noyau n'est envisageable que si l'énergie disponible est supérieure à 1, 022 MeV (soit la masse de deux électrons). Car le bilan énergétique, qui est la différence entre l'énergie d'origine et l'énergie finale donne : Q = (m (X) − m (Y) − memν) C2, où mνC2 est négligeable, puisque de l'ordre de quelques eV.

Q = μ (X) C2ZmeC2 − μ (Y) C2 + (Z − 1) meC2meC2, avec μ (X) C2 et μ (Y) C2 les énergies des atomes X et Y.

Q = (μ (X) − μ (Y) − 2me) C2=Qβ+.
La réaction n'est par conséquent envisageable que si Q > 0 c'est-à-dire que si (μ (X) − μ (Y) ) C2 > 2meC2 = 1, 022 Mev.

La capture électronique

Article détaillé : Capture électronique.

La capture électronique (ε) ne concerne que des nucléides qui présentent un excès de protons et dont l'énergie disponible (dans la réaction potentielle) n'est pas nulle.

 {}ˆ{A}_{Z}\hbox{X} + eˆ- \;\to\;ˆ{A}_{Z-1}\hbox{Y} + {\nu}_e

L'émission alpha

Émission d'une particule alpha (noyau d'hélium), particulièrement fortement ionisante.
Article détaillé : Radioactivité α.

On parle[1] de radioactivité alpha (α) pour désigner l'émission d'un noyau d'hélium ou hélion :

 {}ˆ{A}_{Z}\hbox{X}\;\to\;ˆ{A-4}_{Z-2}\hbox{Y}\;+{}ˆ{4}_{2}\hbox{He} .

Ces hélions, toujours nommés particules alpha, ont une charge 2e, et une masse de 4, 001 505 8 unités de masse atomique.

Loi de désintégration radioactive

Article détaillé : Décroissance radioactive.

Un radioisotope quelconque a tout autant de chances de se désintégrer à un moment donné qu'un autre radioisotope de la même espèce, et la désintégration ne dépend pas des conditions physico-chimiques dans lesquelles le nucléide se trouve. En d'autres termes, la loi de désintégration radioactive est une loi statistique.

Soit N (t) le nombre de radionucléides d'une espèce donnée présents dans un échantillon à un instant t quelconque. Comme la probabilité de désintégration d'un quelconque de ces radionucléides ne dépend pas de la présence des autres radionucléides ni du milieu environnant, le nombre total de désintégrations dN pendant un intervalle de temps dt à l'instant t est proportionnel au nombre de radionucléides de même espèce N présents ainsi qu'à la durée dt de cet intervalle : c'est une loi de décroissance exponentielle. On a en effet :

dN = − λNdt.

Le signe moins (–) vient de ce que N diminue au cours du temps, de sorte que la constante λ est positive.

En intégrant l'équation différentielle précédente, on trouve le nombre N (t) de radionucléides présents dans le corps à un instant t quelconque, sachant qu'à un instant donné t = 0 il y en avait N0 :

N (t) = N0e − λt.

Le temps de demi-vie est la durée à laquelle la moitié d'un échantillon radioactif est désintégré, quand le nombre de noyaux fils est égal au nombre de noyaux pères. Dans ce cas, on a t_{1/2} = \displaystyle\frac{ln2}{\lambda}

Interaction entre les rayonnements et la matière

Pouvoir de pénétration (exposition externe).
Les particules α sont arrêtées par une feuille de papier.
Les particules β sont arrêtées par une feuille d'aluminium.
Le rayonnement γ est atténué (mais jamais arrêté) par de grandes épaisseurs de matériaux denses (écrans en plomb particulièrement utilisés).
Article détaillé : Rayonnements ionisants.

Les rayonnements ionisants provoquent tous au sein de la matière des ionisations et des excitations. La façon dont se produisent ces ionisations dépend du type de rayonnement reconnu :

Ces mécanismes produiront, in fine, des excitations et ionisations dans le matériau traversé. Le rayonnement gamma et les neutrons ont un fort pouvoir de pénétration dans la matière [plusieurs décimètres de béton pour le rayonnement γ ; un écran en plomb d'une épaisseur de 50 mm arrête 90 % du rayonnement γ («écran dixième») ].

La nature des lois physiques servant à calculer les parcours ou l'atténuation des rayonnements dans la matière est différente selon les rayonnements reconnus :

Mesure de radioactivité

Grandeurs objectives

Ces grandeurs objectives sont mesurables avec appareils de physique (compteurs, calorimètres, horloges).

Conversion des différentes unités objectives :

1 Ci = 3, 7×1010 Bq
1 Bq = 0, 027 nCi

Grandeurs subjectives

Ce sont des grandeurs non mesurables directement. Elles sont estimées à partir de mesures et de cœfficients de pondération définis par la CIPR.

Chiffres à considérer avec précaution (non sourcés)  :

Le facteur de risque d'induction de cancer est estimé à 4 % par Sv pour une population de travailleurs ainsi qu'à 5 % par Sv pour la population généralement. À titre d'exemple, les personnes vivant en Europe occidentale reçoivent une dose annuelle naturelle de 3 mSv dont la moitié est due au radon.

Conversion des différentes unités subjectives :

1 rad = 0, 01 Gy
1 Gy = 100 rad
1 rem = 0, 01 Sv = 10 mSv
1 Sv = 100 rem

Les réseaux de mesures

Des réseaux de mesures (plus ou moins organisés, complets et accessibles au public, selon les pays) couvrent la planète pour mesurer les variations de radioactivité dans l'eau, l'air, la flore, la faune, les aliments, etc.
En France, depuis février 2010, l'ASN a réuni la majeure partie de ces réseaux (l'équivalent d'environ 15 000 mesures mensuelles depuis début 2009) en un seul portail, le Réseau national de mesures de la radioactivité de l'environnement[3], «... de façon à favoriser l'accès (... ) aux résultats des mesures tout en renforçant l'harmonisation et la qualité des mesures effectuées par les laboratoires».

Origines de la radioactivité

Nature de la source Exposition humaine à la radioactivité selon l'OMS[4] : mSv par personne et par an Radioactivité naturelle en % Radioactivité artificielle en %
Radon (gaz radioactif naturel dense fréquemment présent dans les rez-de-chaussée)
1, 3
42 %
Irradiation d'origine médicale (radiographies, scanners, radiothérapies, etc. )
0, 6
20 %
Éléments absorbés par alimentation (essentiellement du potassium 40 contenu naturellement dans les aliments)
0, 5
16 %
Rayonnement cosmique
0, 4
13 %
Rayonnement interne
0, 2
6 %
Autres origines artificielles sauf énergie nucléaire civile (industries minières diverses, retombées atmosphériques des essais nucléaires militaires, instruments de mesure, certaines méthodes de mesure industrielles (telles le contrôle de soudures par gammagraphie), etc. )
0, 1
3 %
Énergie nucléaire civile
0, 01
0, 3 %
Total
3, 1
77 %
23 %

Selon une étude de Billon S. et Al[5], l'exposition naturelle à la radioactivité représenterait à peu près 2, 5 mSv sur un total de 3, 5. Cette dose peut fluctuer de 1 à 40 mSv, selon l'environnement géologique et les matériaux d'habitation. Il existe aussi le rayonnement interne du corps : la radioactivité naturelle des atomes du corps humain se traduit par à peu près 8 000 désintégrations par seconde (8 000 Bq). Ce taux est essentiellement dû à la présence de carbone 14 et de potassium 40 dans notre organisme.

On parle de «radioactivité naturelle» pour désigner les sources non produites par les activités humaines, comme celle issue du radon, de la terre, ou du rayonnement cosmique. A contrario, on parle de «radioactivité artificielle» pour désigner la radioactivité due à des sources produites par les activités humaines : réalisation d'examens médicaux (tels les radiographies, tomodensitométries, scintigraphies, radiothérapies), éléments transuraniens synthétiques, concentrations artificiellement élevées de matières radioactives ou production artificielle de rayons gamma (dans un accélérateur de particules, par exemple). Physiquement, il s'agit précisément du même phénomène.

Radioactivité naturelle

La principale source de radioactivité est les radioisotopes existants dans la nature et produits lors des explosions des supernovas. On trouve des traces de ces éléments radioactifs et de leurs descendants dans tout notre environnement : un roc de granite contient des traces d'uranium qui, en se désintégrant, émettent du radon.

Les isotopes qui ont subsisté depuis la formation de notre système solaire sont ceux dont la période radioactive est particulièrement longue : pour la majeure partie, l'uranium et le thorium. Du fait de leur durée de vie particulièrement longue, leur activité massique est obligatoirement particulièrement faible, et ces composés naturels ne forment le plus souvent pas un danger important en terme de radiotoxicité justifiant des mesures de radioprotection.

Le rayonnement tellurique dû aux radionucléides présents dans les roches (uranium, thorium et descendants) est d'environ 0, 50 mSv par an en France[5]. Il peut cependant être énormément plus important dans certaines régions où la roche est particulièrement concentrée en uranium (régions granitiques telles la Forêt-Noire en Allemagne, la Bretagne et le Massif central en France) ou en thorium (région du Kérala en Inde).

Au rayonnement dû aux éléments de longue durée de vie s'ajoute celui des radioisotopes qui forment leur chaîne de désintégration. Ces éléments sont le plus souvent à demi-vie bien plus courte, mais par conséquent, ils ne sont présent qu'en quantité particulièrement faible : les lois de la décroissance radioactive font qu'à l'équilibre séculaire, leur activité est la même que celle de l'élément père.

Parmi ces descendants il faut citer la présence d'un gaz radioactif dense : le radon. Du fait de sa volatilité, il est susceptible de migrer dans l'atmosphère et est ainsi responsable à lui seul de la plus grande part de l'exposition humaine moyenne à la radioactivité : 42 % du total. Il est issu de la décomposition de l'uranium naturellement contenu dans les sols. Dans les régions où la concentration en uranium dans la roche est élevée, il est fréquemment présent dans les habitations peu ventilées, ou construites sur des sols à fort dégagement de radon (rez-de-chaussée, maisons, caves). Il entraine alors une exposition interne conséquente à cause de ces descendants à période radioactive courte (dont fait surtout partie le polonium).

D'autre part, la Terre est en permanence soumise à un flux de particules primaires de haute énergie en provenance principalement de l'espace et (en bien moindre mesure) du Soleil : les rayons cosmiques. Le vent solaire, et le champ magnétique qu'il entraine, dévient une partie des rayons cosmiques «interstellaires» ; le champ magnétique terrestre (la ceinture de Van Allen) dévie l'essentiel de ceux approchant la Terre. L'atmosphère n'absorbant qu'une partie de ces particules de haute énergie, une fraction de celle-ci atteint le sol, ou alors pour les plus énergétiques, traverse les premières couches rocheuses.

La part due au rayonnement cosmique représente à peu près 0, 32 nGy/h[6] au niveau de la mer. Cette valeur fluctue selon la latitude et de l'altitude, elle double à 1 500 m d'altitude.

Ce rayonnement extraterrestre, par un phénomène de spallation à partir des noyaux plus lourds présents dans la haute atmosphère, entraine la production de rayonnements et de particules ionisantes secondaires ou tertiaires (neutrons, électrons, alpha, ions, etc... ). Ce phénomène est à l'origine, entre autres, de la production de radionucléides cosmiques sur notre planète tels le carbone 14 et le tritium. Ces isotopes ont une demi-vie énormément trop courte pour avoir été présents depuis la formation de la Terre, mais sont en permanence reconstitués.

Radioactivité artificielle

L'activité humaine est une autre source majeure de rayonnements ionisants. Essentiellement, pour 20 % du total des expositions humaines à la radioactivité, par les activités médicales : production de radionucléides par cyclotron (pour les scintigraphies et TEP par exemple). Le reste, représentant 3 % du total des expositions humaines, est produit, par ordre d'importance, par :

Note : L'imagerie médicale au moyen de rayons X produit la plus forte dose d'exposition humaine aux rayonnements ionisants.
On ne parle cependant pas de radioactivité car les rayons X ne sont pas issus de réactions nucléaires mais d'excitation électronique de l'atome.

Radioprotection

Article détaillé : Radioprotection.

Substance radioactive

Une «substance radioactive» au sens réglementaire est une substance qui contient des radionucléides, naturels ou artificiels, dont l'activité ou la concentration justifie un contrôle de radioprotection[7]. Un contrôle de radioprotection doit être établi tant que le débit de dose maximal susceptible d'être reçu par une personne présente est supérieur à 2.5 µSv/h. [8] A contrario, si le débit de dose maximal subi est indiscutablement inférieur à cette valeur, la substance ou le produit ne relèvent pas de la législation sur la radioprotection, et ne justifient pas l'application des mesures de radioprotection correspondantes.

Une substance radioactive doit être repérée par le symbole ? (Unicode 2622, UTF-8 E2 98 A2).

Risque sanitaire

Nouveau pictogramme lancé par l'AIEA, représentant un risque de danger de mort ou de dommages sérieux.
Articles détaillés : Syndrome d'irradiation aiguë et Faibles doses d'irradiation.

Les conséquences de la radioactivité sur la santé sont complexes. Le risque pour la santé dépend non seulement de l'intensité du rayonnement et la durée d'exposition, mais également du type de tissu concerné — les organes reproducteurs sont 20 fois plus sensibles que la peau. Les effets sont différents selon le vecteur de la radioactivité :

Les normes internationales, basées sur les conséquences épidémiologiques de l'explosion des bombes d'Hiroshima et Nagasaki, partent du principe que le risque pour la santé est proportionnel à la dose reçue et que toute dose de rayonnement comporte un risque cancérigène et génétique (CIPR 1990).

La réglementation pour la protection contre les radiations ionisantes est basée sur trois recommandations principales :

  1. justification : on ne doit adopter aucune pratique conduisant à une irradiation, à moins qu'elle ne produise un bénéfice suffisant pour les individus exposés ou pour la société, compensant le préjudice lié à cette irradiation ;
  2. optimisation : l'irradiation doit être au niveau le plus bas qu'on peut raisonnablement atteindre ;
  3. limitation de la dose et du risque individuels : aucun individu ne doit recevoir des doses d'irradiation supérieures aux limites maximum autorisées.

De récentes études de l'IRSN s'intéressent aux effets de la contamination radioactive chronique, qui même à des faibles doses, pourraient ne pas être négligeables, et pourraient provoquer différentes pathologies atteignant certaines fonctions physiologiques (système nerveux central, respiration, digestion, reproduction) [9]. Mais cette vision est contestée, et d'autres acteurs, dont surtout l'Académie de médecine, estiment au contraire que ces craintes sont inutiles[10].

Dose radiative

Le principe retenu en radioprotection est de maintenir l'exposition au niveau le plus bas qu'il est raisonnablement envisageable d'atteindre (principe ALARA). Pour favoriser cette optimisation, les sites nucléaires français sont organisés en zones dont l'accès est plus ou moins restreint, et qui correspondent aux débits de doses suivants :

L'environnement naturel émet un rayonnement variant de 0, 2 µSvĚh-1 à 1 µSvĚh-1, avec une moyenne de 0, 27 µSvĚh-1 (soit 2, 4 mSvĚan-1Ěhabitant-1). Le débit de dose dont on est certain qu'il produit des effets biologiques dangereux se situe à partir de 1 mSvĚh-1, c'est-à-dire en «zone jaune». Les effets fluctuent selon le temps auquel on y est soumis. Les effets statistiquement observables apparaissent pour des doses cumulées supérieures à 100 mSv, soit un stationnement de plus de 50 h (une semaine à plein temps) en zone jaune. Cette exposition peut être atteinte en 1 h en «zone orange».

Articles détaillés : Débit de dose radioactive et Faibles doses d'irradiation.

Dose équivalente

Articles détaillés : Équivalent de dose et Équivalent de dose efficace.

La dose équivalente est la mesure de dose cumulée d'exposition continue aux radiations ionisantes durant une année, avec des facteurs de pondération. Jusqu'en 1992, les doses équivalentes n'étaient pas mesurées de la même façon en Europe ainsi qu'aux États-Unis ; actuellement ces doses sont standardisées.

La dose cumulée d'une source radioactive artificielle devient dangereuse à partir de 500 mSv (ou 50 rem), dose à laquelle on constate les premiers symptômes d'altération sanguine. En 1992, la dose efficace (E) maximale pour une personne œuvrant sous rayonnements ionisants était fixée à 15 mSv sur les 12 derniers mois en Europe (CERN et Angleterre) ainsi qu'à 50 mSv sur les 12 derniers mois aux États-Unis. Depuis août 2003, la dose efficace maximale est passée à 20 mSv sur les 12 derniers mois.

Lors d'un scanner médical, le patient peut par exemple recevoir une dose moyenne de 0, 05 mSv (examen local), de 25 mSv (scanner du crâne) ou de 150 mSv (scanner du corps entier). Pour éviter tout symptôme d'altération sanguine, on se limite à un maximum de trois examens d'organe par an.

Radioprotection

Article détaillé : Radioprotection.

Irradiation

Article détaillé : Irradiation.

En France, la réglementation fixe les limites annuelles de radiation à 20 mSv (2 rem) pour les travailleurs ainsi qu'à 1 mSv (0, 1 rem) pour la population.

Les facteurs qui protègent des radiations sont :

Certains comportements sont susceptibles d'entraîner une surexposition à la radioactivité : un patient qui passe 5 radiographies aux rayons X peut subir une dose de 1 mSv ; les passagers et le personnel navigant des avions de ligne, mais aussi les astronautes en orbite, peuvent subir une dose voisine lors d'une éruption solaire particulièrement intense. S'ils répètent ces voyages ou effectuent des missions de longues durées, une exposition prolongée accroît le risque d'irradiation.

Contamination radioactive

Article détaillé : Contamination radioactive.

En zone contaminée par des poussières radioactives, on se protège par une hygiène particulièrement stricte : confinements ; tenue étanche ventilée (TEV), heaume ventilé avec surtenue, et/ou autres protections ; nettoyage des surfaces de travail ; précautions pour éviter de soulever la poussière.
Les mesures sont réalisées au moyen de contaminamètres équipés de sonde α ou β [unités de mesure : Bq/m³ (pour la contamination volumique) ou Bq/cm² (pour la contamination surfacique) ].

Alimentation

Article détaillé : Contamination radioactive.

La Communauté européenne a fixé des doses de radioactivité à ne pas dépasser dans les aliments : le lait ne doit pas dépasser 500 Bq/l pour l'iode 131. Dans certains länder allemands, les normes sont bien plus sévères (100 Bq/l en Sarre, 20 Bq/l en Hesse et Hambourg).

Notes et références

  1. J. P. Sarmant (1988). Dictionnaire Hachette de Physique, Hachette, Paris. ISBN 2-01-007597-8
  2. Physique, Eugène HECHT, De Bœck, 1999, p. 1099
  3. Réseau national de mesures de la radioactivité de l'environnement
  4. Jean-Marc Jancovici : A propos de quelques objections habituelles sur le nucléaire civil
  5. French population exposure to radon, terrestrial gamma and cosmics ray, Billon S. et Al, Radiation Protection Dosimetry, 2005, Vol 113 n°3
  6. (en) [pdf] UNSCEAR 2000
  7. Code de l'environnement, Article L542-1-1.
  8. Arrêté du 15 mai 2006 relatif aux conditions de délimitation et de signalisation des zones surveillées et contrôlées et des zones particulièrement réglementées ou interdites compte tenu de l'exposition aux rayonnements ionisants, ainsi qu'aux règles d'hygiène, de sécurité et d'entretien qui y sont imposées [1]
  9. Le Figaro. fr
  10. Faibles doses de radioactivité : une révolution dans la radioprotection par Emmanuel Grenier (Source : Fusion n°77, 1999)

Annexes

Principaux isotopes radioactifs

  1 2   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba * Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra * Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
   
  * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb  
  * Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No
 
  Pb   Un isotope au moins de cet élément est stable
  Cm   Un isotope a une période d'au moins 4 millions d'années
  Cf   Un isotope a une période d'au moins 800 ans
  Md   Un isotope a une période d'au moins 1 journée
  Mt   Un isotope a une période d'au moins 1 minute
  Uuo   Aucun isotope connu n'a de période dépassant 1 minute
  • américium : 241Am
  • antimoine : 125Sb
  • carbone : 14C
  • césium : 134Cs, 135Cs et 137Cs
  • chlore : 36Cl
  • cobalt : 60Co
  • curium : 242Cm et 244Cm
  • iode : 129I, 131I et 133I
  • krypton : 85Kr et 89Kr
  • phosphore : 32P

Voir aussi la Carte des nucléides.

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