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Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Piscine de combustible nucléaire usé

Turbine d'une centrale nucléaire

Radioactivité

Radioactivité

Nous définissons la radioactivité comme l'émission spontanée de particules (particules alpha, particules bêta, neutrons) ou de rayonnements (gamma, capture K), ou les deux à la fois, par la désintégration de certains nucléides qui les forment, en raison d'un arrangement dans sa structure interne

La désintégration radioactive se produit dans les noyaux atomiques instables, c'est-à-dire ceux qui ne possèdent pas assez d'énergie de liaison pour maintenir le noyau ensemble en raison d'un excès de protons ou de neutrons.

La radioactivité peut être naturelle ou artificielle. En radioactivité naturelle, la substance la possède déjà à l'état naturel. Dans la radioactivité artificielle, la radioactivité a été induite par irradiation.

Types de rayonnement

Parmi les éléments légers, les radiations les plus fréquentes sont:

Le rayonnement a est caractéristique des éléments lourds.

Chaque type d'émission radioactive a un pouvoir de pénétration différent dans la matière et un pouvoir d'ionisation différent (capacité de déchirer des électrons d'atomes ou de molécules avec lesquels il entre en collision). Ils peuvent causer de graves dommages aux êtres vivants.

Particules alpha

Les particules alpha (α) ou rayons alpha sont une forme de rayonnement corpusculaire ionisant de haute énergie et ont une faible capacité de pénétration en raison de la section efficace élevée. Ils se composent de deux protons et de deux neutrons reliés par une force puissante. Les particules alpha appartiennent à la famille Elion. La désintégration bêta est médiée par une force faible, alors que la désintégration alpha est médiée par une force puissante.

Les particules alpha sont généralement émises par les nucléides radioactifs d'éléments lourds, par exemple les isotopes de l'uranium, le plutonium de thorium, la radio, etc., au cours d'un processus appelé désintégration alpha. Parfois, cette décomposition laisse les noyaux dans un état excité et, par conséquent, l'excès d'énergie peut être éliminé avec l'émission de rayons gamma.

Les rayons alpha, en raison de leur charge électrique, interagissent fortement avec la matière et sont donc facilement absorbés par les matériaux et ne peuvent se déplacer que de quelques centimètres dans les airs. Ils peuvent être absorbés par les couches les plus externes de la peau humaine et ne mettent donc pas la vie en danger si la source n'est pas inhalée ou ingérée. Dans ce cas, les dommages seraient plutôt plus importants que ceux causés par tout autre rayonnement ionisant. Si la dose était suffisamment élevée, tous les symptômes typiques d'une intoxication par irradiation apparaissent.

Particules bêta

Le rayonnement bêta est une forme de rayonnement ionisant émis par certains types de noyaux radioactifs.

Le rayonnement bêta se présente sous la forme de particules bêta (β), qui sont des particules de haute énergie, expulsées d'un noyau atomique par un processus appelé désintégration bêta. Il existe deux formes de désintégration bêta, β - et β +, qui émettent respectivement un électron ou un positron.

Dans la désintégration β, un neutron devient un proton, un électron et un électron antineutrino.

Dans la désintégration β + (observable dans les noyaux riches en protons), un proton interagit avec un antineutrino électronique pour obtenir un neutron et un positron (la désintégration directe du proton dans le positron n'a pas encore été observée).

L'interaction des particules bêta avec la matière a généralement un rayon d'action dix fois supérieur et un pouvoir ionisant égal au dixième de celui des particules alpha. Ils sont complètement bloqués avec quelques millimètres d'aluminium.

Rayons gamma

Les rayons gamma sont des rayonnements électromagnétiques produits par la radioactivité. Ils stabilisent le noyau sans changer sa teneur en proton. Normalement, le rayonnement accompagne généralement un autre type d'émission. Ils pénètrent plus profondément qu'un rayonnement bêta, mais sont moins ionisants.

Les rayons gamma peuvent causer de graves dommages au noyau des cellules. Ils sont donc utilisés pour stériliser le matériel médical et les aliments.

Radionucléides

Un radionucléide est l'ensemble des noyaux radioactifs de la même espèce. Tous les noyaux radioactifs qui forment un radionucléide ont une radioactivité bien définie, commune à tous, qui les identifie; de la même manière qu'un type de réaction chimique identifie les éléments qui participent.

Radioactivité - particules émises

Quantitativement, la radioactivité est un phénomène statistique. Pour cette raison, pour l'évaluer, nous devons observer le comportement d'un ensemble de noyaux de la même espèce. Par la loi des grands nombres, une constante radioactive λ est définie comme la probabilité de désintégration d'un noyau par unité de temps.

Avec cette définition, le nombre N de noyaux radioactifs de la même espèce que l'on trouve dans une substance à un instant t est donné par N = Non · e-λt, où ce n'est pas le nombre de noyaux radioactifs qui existait avant la fin du cycle. temps t. En réalité, un seul radionucléide ne constitue pratiquement pas une substance radioactive, bien que chacun de ses composants en désintégration se transforme en un noyau différent qui, à son tour, peut également être radioactif.

Le radionucléide initial est appelé père et le dérivé, fils. Cette situation peut perdurer tout au long de multiples affiliations et toutes s'appellent des séries familiales ou radioactives. Dans ce cas, la relation donnée par le nombre de noyaux radioactifs présents est plus complexe car, en plus de prendre en compte le nombre de chacun d'eux au moment initial, il est nécessaire de considérer que, du fait de la désintégration de certains, d'autres se forment.

Le problème est simplifié lorsque vous souhaitez atteindre l'équilibre radioactif (également appelé équilibre séculaire en série de radioactivité naturelle), c'est-à-dire lorsqu'un délai suffisamment long s'est écoulé depuis le début du processus de filiation, car le taux de décroissance est alors imposé par le radionucléide qui a la plus petite constante radioactive.

Noyaux radioactifs naturels

Dans la nature, il existe environ 300 nucléides différents, dont 25 sont radioactifs avec une période suffisamment longue pour qu'il en existe encore aujourd'hui; 35 autres ont une période beaucoup plus courte et sont créés et désintégrés en continu dans la série radioactive.

Nucléides radioactifs artificiels

Plus de 1000 radionucléides artificiels ont été créés et identifiés. Les séries radioactives sont appelées le nucléide parent de la période la plus longue. Il y en a quatre. Trois de ces séries radioactives sont naturelles: celle du thorium, celle de l'uranium et celle de l'actinium, qui se terminent par leurs propres isotopes de plomb stables.

Ces isotopes ont respectivement des nombres de masse 208, 206 et 207. En ce qui concerne la série de neptunium, comme les radionucléides qui le composent ont une courte période comparée à la durée des âges géologiques, il n'a pas été trouvé dans la nature et a été obtenu artificiellement Le dernier nucléide de cette série est l'isotope 209 du bismuth.

Origine de la radioactivité

La radioactivité a été découverte en 1896 par Antoine-Henri Becquerel qui, lors d'études sur la phosphorescence de ces substances, a constaté qu'un minéral d'uranium était capable de voiler des plaques photographiques stockées à proximité.

Les effets de la radioactivité sur la santé humaine

Les rayonnements ont deux principaux effets sur la santé. Ils agissent à court et à long terme, ainsi qu'à des distances plus courtes et plus grandes.

Les radiations causent des problèmes de santé en tuant des cellules dans le corps. L'ampleur et le type de dommages causés dépendent de la dose de radiations reçue et du temps pendant lequel la dose est étendue.

En cas d'accident nucléaire, les secouristes peuvent recevoir un maximum de 100 millisieverts ( mSv) pour une action de sauvegarde des avoirs. Si la mesure d'urgence consiste à sauver des vies, une exposition à un rayonnement de 250 mSv au maximum est admise.

Si une personne reçoit entre 250 millisieverts ( mSv) et un sievert (Sv) en une seule journée, une exposition radioactive est susceptible de provoquer des symptômes d'intoxication par les radiations. Ces symptômes d'empoisonnement par irradiation peuvent être des nausées, des lésions des ganglions lymphatiques et des lésions de la moelle osseuse.

Si la dose radioactive est augmentée à 3 Sv, ces mêmes effets sont plus graves, avec un risque d'infection en raison du nombre réduit de globules blancs dans le corps; Avec un traitement, la survie est probable mais non garantie.

Les doses les plus fortes, en plus des symptômes mentionnés ci-dessus, provoqueront des saignements, une stérilité et une perte de peau; une dose non traitée de plus de 3,5 Sv sera fatale et le décès est prévu, même avec un traitement pour des doses de plus de 6 Sv.

Le niveau de rayonnement diminue avec le carré de la distance de sa source, de sorte que quelqu'un qui est deux fois plus éloigné d'une source externe recevra un quart du rayonnement.

Habituellement, recevoir une dose élevée en moins de temps provoque des dommages plus graves, car des doses plus élevées tuent plus de cellules, alors que le corps a peut-être eu le temps de réparer certains dommages au cours du temps écoulé entre les doses.

Cependant, les matières radioactives qui se propagent dans une zone plus vaste peuvent avoir des effets à long terme sur la santé en raison d'une exposition prolongée, en particulier si elles pénètrent dans la chaîne alimentaire ou si elles sont inhalées ou ingérées directement.

Le transport de matières radioactives dans le corps présente également le plus grand danger pour les atomes qui souffrent de décomposition alpha, car les particules alpha ne sont pas très pénétrantes et sont facilement absorbées par quelques centimètres d'air. C'était un émetteur alpha de polonium-210 qui avait été utilisé pour assassiner Alexander Litvinenko en 2006.

Les isotopes radioactifs de l'iode, qui souffrent de désintégration bêta, peuvent s'accumuler dans la glande thyroïde et provoquer un cancer de la thyroïde. Les tentatives pour éviter cela impliquent la distribution de pilules contenant de l'iode non radioactif 127 et inondant la thyroïde, empêchant ainsi l'absorption de l'iode radioactif.

Pour les doses uniques, telles que celles résultant d'examens médicaux, le risque de développer un cancer plus tard est estimé à environ 1 sur 20 000 par mSv reçu.

On estime que l'absorption d'une dose cumulée de 1 Sv sur une période plus longue peut provoquer un cancer chez 5% des personnes.

Cependant, on ne s'entend pas sur le point de savoir si de très petites doses, comparables au niveau de rayonnement de fond, contribuent réellement aux effets sur la santé.

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Dernier examen: 15 décembre 2018