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1. Radioactivité
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La matière est constituée
d'atomes comportant une partie centrale, le noyau, formé de protons et
de neutrons. Certains noyaux sont instables ; le retour à un état
stable passe par une (ou plusieurs) transformation
nucléaire, appelée désintégration.
La désintégration d'un noyau
donne naissance à un nouvel élément et à l'émission de rayonnements
: c'est la radioactivité.
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2.
Rayonnements
Lors de la désintégration
d'une substance radioactive, des rayonnements sont émis ; ces
rayonnements sont invisibles et, très souvent, dangereux pour l'homme. Il existe quatre types de
rayonnements : α,
β-,
β+ et γ.
| Rayonnement
α
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Le rayonnement
α est formé de
particules positives
: des noyaux d'hélium 4. Il est caractéristique
des noyaux « lourds » (nombre de masse > 200). Il est très dangereux mais peut être arrêté par
quelques centimètres d'air ou une simple feuille de papier.
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| Rayonnement
β-
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Le
rayonnement β-
est le rayonnement constitué d'électrons très rapides
représentés par e-.
Ces électrons sont
pénétrants
; l'homme a donc des difficultés pour
s'en protéger. Ils sont arrêtés par plusieurs mètres d'air ou
quelques millimètres d'aluminium. |
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| Rayonnement
β+
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Le
rayonnement β+ est exceptionnel, il
n'existe que pour quelques radionucléides artificiels.
C'est le rayonnement constitué de positons
représentés par e+.
Les positons, encore appelés antiélectrons (antiparticule des
électrons), ont la même masse que les électrons mais une charge
électrique opposée + e ; d'où leur représentation e+. |
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| Rayonnement
γ
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Les
rayonnements γ ne sont pas des particules chargées
comme les trois rayonnements précédents. Ce sont des
radiations électromagnétiques de même nature que les
rayons X mais beaucoup plus
pénétrants. Ces
rayonnements γ sont très dangereux pour l'homme.
Ils sont très difficiles à arrêter : il faut parfois
plusieurs décimètres de plomb ou plusieurs mètres de
béton pour les absorber. |
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¤ Notion de rayonnements ionisants
Ces rayonnements
α, β,
γ sont ceux que l'on appelle des rayonnements ionisants.
Ces rayonnements émis lors de la désintégration d'un élément radioactif arrachent
des électrons à la couche périphérique des édifices atomiques de la matière qu'ils
traversent. Cela provoque l'ionisation des molécules du milieu
cellulaire. Il peut y avoir rupture de liaison moléculaire. Tous les
constituants de la cellule peuvent être touchés mais c'est l'action des rayonnements sur la molécule
d'ADN qui a le plus de conséquences.
3.
Période
radioactive ou demi-vie radioactive
La période
radioactive T est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux présents
initialement se soient désintégrés. Elle est aussi
appelée demi-vie. Un radioélément
disparaît donc d'autant plus vite que sa période est courte.
Les périodes
radioactives sont très diverses : de moins de 1µs à plus d'un
milliard d'années.
¤ Loi de décroissance
radioactive
Soient N0 le nombre de
noyaux de l'élément radioactif à l'instant initial t = 0 et N le nombre de noyaux
restants à l'instant t. La fonction N(t) est
décroissante. Son allure est donnée par la figure ci-dessous :
| * |
| On voit
qu'au temps t = T, N = N0 / 2. |
| Au temps 2T,
N = N0 / 4. |
| Au temps 3T,
N = N0 / 8. |
| Au temps nT,
N = N0 / 2n. |
| Radionucléide |
Période |
| Polonium
212 |
3
* 10-7 s |
| Technétium
99 |
6
h |
| Iode
131 |
8,1
jours |
| Césium
134 |
2
ans |
| Césium
137 |
30
ans |
| Carbone
14 |
5
730 ans |
| Plutonium
239 |
24
000 ans |
| Uranium
238 |
4,5
milliards ans |
4.
Doses
et unités de mesure
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Becquerel (Bq) |
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La source radioactive
émet des rayonnements : l'unité d'activité de la source
radioactive est le Becquerel (Bq). Il correspond à une
désintégration par seconde. |
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Gray
(Gy)
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Une partie des
rayonnements émis sont absorbés par la matière. Elle
correspond à la quantité d'énergie libérée par les
rayonnements par kilogramme de matière irradiée. L'unité de
dose absorbée est exprimée en Gray
(Gy). |
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Sievert
(Sv)
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A dose absorbée
égale, les différents rayonnements produisent des effets biologiques différents ; on
introduit alors la notion
d'équivalent de dose
qui
tient compte de la nature du rayonnement. L'équivalent de dose s'exprime en Sievert (Sv).
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5.
Irradiation
et contamination
Il faut bien différencier la notion
d'irradiation et la notion de contamination. Aussi, voici ce petit rappel :
Irradiation
externe : les sources émettant les rayonnements sont extérieures à
l'organisme mais les rayonnements le
traversent.
Contamination
externe : les substances radioactives sont déposées
à la surface du corps.
Irradiation
interne :
les substances radioactives ont pénétré
à l'intérieur de l'organisme soit par inhalation
soit par ingestion.
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