Menu

Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Piscine de combustible nucléaire usé

Turbine d'une centrale nucléaire

Rayonnement ionisant

Rayonnement ionisant

Un rayonnement ionisant est un rayonnement formé par des photons ou des particules qui interagissent avec la matière, produisant des ions, que ce soit directement ou indirectement. Des exemples de rayonnement électromagnétique ionisant sont les rayons ultraviolets, les rayons X et les rayons gamma de la plus haute énergie; alors que, comme exemples de radiations ionisantes corpusculaires, on peut utiliser les désintégrations alpha et bêta de la radioactivité. Les rayonnements ionisants ne sont ni la lumière visible, ni les rayons infrarouges, ni les ondes radio.

Depuis leur découverte par Wilhelm Conrad Röntgen en 1895, ils sont utilisés dans les applications médicales et industrielles et constituent l'application la plus connue des appareils à rayons X ou de l'utilisation de sources de rayonnement dans le domaine médical, tant en diagnostic (scintigraphie). comme dans le traitement (radiothérapie en oncologie, par exemple) grâce à l'utilisation de sources ou d'accélérateurs de particules.

Les rayonnements ionisants sont invisibles et ne sont pas directement détectables par les sens humains. Des instruments sont donc nécessaires pour détecter les rayonnements, tels que les compteurs Geiger, afin de le détecter. Cependant, il peut provoquer une émission de lumière visible immédiatement après une interaction avec la matière, telle que le rayonnement Cherenkov et la radioluminescence.

Les rayonnements ionisants sont utilisés dans divers domaines, y compris la médecine nucléaire, la recherche, la fabrication et la construction, mais ils posent un risque pour la santé si les mesures appropriées contre les expositions non désirées ne sont pas prises. L'exposition aux rayonnements ionisants endommage les tissus vivants et peut provoquer des mutations, des maladies aiguës dues aux rayonnements, un cancer et la mort.

Origine des rayonnements ionisants

Les rayonnements ionisants peuvent provenir de substances radioactives, qui émettent ces rayonnements spontanément, ou de générateurs artificiels, tels que des générateurs de rayons X et des accélérateurs de particules. Les rayonnements ionisants interagissent avec la matière vivante, produisant divers effets. L'étude de cette interaction et de ses effets est responsable de la radiobiologie.

Certains éléments sont plus appropriés que d'autres pour produire de telles réactions. C'est le cas de l'uranium 235, qui a tendance à absorber les neutrons qui entrent en collision avec lui. Lorsque cela se produit, l'uranium 235 prend du poids, devient plus instable et finit par se fragmenter en plusieurs fragments, libérant d'autres neutrons. Si ces neutrons sont absorbés, à leur tour, par d'autres atomes d'uranium-235, une séquence de réactions en chaîne se produit, générant des quantités importantes de radioactivité et d'énergie.

Effets physiques des rayonnements ionisants

Nous pouvons classer les effets physiques des rayonnements ionisants en:

  • Effets nucléaires
  • Effets chimiques
  • Effets électriques

Effets nucléaires

Les neutrons, les rayons alpha et les rayons gamma extrêmement énergétiques (> 20 MeV) peuvent provoquer une transmutation nucléaire. Les mécanismes pertinents sont l'activation neutronique et la photointegration. Un nombre assez important de transmutations peut modifier les propriétés macroscopiques et rendre les cibles radioactives, même après l'élimination de la source d'origine.

Effets chimiques

Les rayonnements ionisants qui interagissent avec les molécules peuvent conduire à:

  • radiolyse (rupture des liaisons chimiques)
  • formation de radicaux libres hautement réactifs. Ces radicaux libres, qui ont un électron non apparié, peuvent réagir chimiquement avec les éléments voisins en soustrayant un électron de ceux-ci, même après l'arrêt du rayonnement initial.
  • destruction des réseaux cristallins les rendant amorphes.
  • accélération des réactions chimiques, telles que la polymérisation, qui aide à atteindre l'énergie d'activation nécessaire à la réaction.

Au lieu de cela, certains éléments sont immunisés contre les effets chimiques des rayonnements ionisants, tels que les fluides monatomiques (par exemple, le sodium fondu) qui ne possèdent pas de liaisons chimiques à rompre et qui n'interfèrent pas avec le réseau cristallin. En revanche, les composés biatomiques simples à enthalpie de formation très négative, tels que l'acide fluorhydrique, se reforment rapidement et spontanément après l'ionisation.

Effets électriques

L'ionisation des matériaux augmente temporairement sa conductivité. Ceci est particulièrement dangereux dans la microélectronique à semi-conducteurs, utilisée dans les équipements électroniques, avec le risque de courants différés qui introduisent des erreurs de fonctionnement ou, dans le cas de débits élevés, le dispositif lui-même est endommagé de façon permanente. Le rayonnement de protons dans l'espace peut également modifier considérablement l'état des circuits numériques.

Les dispositifs destinés à des environnements soumis à de fortes radiations, tels que les équipements spatiaux (extra-atmosphériques) et l'industrie nucléaire, peuvent être fabriqués pour résister à de tels effets par la conception, le choix des matériaux et les méthodes de fabrication. En réalité, les circuits plus complexes utilisant le logiciel compensent les erreurs dues à l'irradiation.

Effets des rayonnements ionisants sur la santé

Dans les cas où les rayonnements ionisants affectent les tissus biologiques, ils peuvent nuire à la santé. En effet, le rayonnement alpha ayant un faible pouvoir de pénétration, il est facilement bloqué par la couche superficielle de cellules mortes de la peau. Il n'est donc pas dangereux pour l'homme en cas de rayonnement externe. Au lieu de cela, cela devient dangereux dans les situations où la source radioactive est inhalée ou ingérée (rayonnement interne) car dans ce cas, elle peut endommager directement les tissus radiosensibles.

D'autre part, les rayons gamma (photons), qui ont un très fort pouvoir de pénétration, peuvent être dangereux pour les êtres vivants, même dans des situations de rayonnement externe. La quantité de rayonnement absorbée par un corps s'appelle la dose absorbée et est mesurée en gris.

Les dommages que les rayonnements ionisants peuvent causer aux tissus biologiques sont de différents types et se divisent en:

  • dommages somatiques déterministes
  • dommages somatiques stochastiques
    • dommage génétique stochastique

L'Institut national de la santé estime qu'en Italie, entre 1 500 et 9 000 décès par an sont dus au cancer du poumon dû à une exposition à des sources naturelles de radioactivité. Les réglementations anti-pollution en vigueur fixent des limites strictes d'exposition individuelle, qui impliquent également l'exposition à des matériaux de construction courants tels que le tuf (qui libère des vapeurs de radon).

Sources de rayonnements ionisants

Sources naturelles de rayonnements ionisants:

  • Décomposition radioactive spontanée des radionucléides.
  • réactions thermonucléaires, comme le soleil.
  • Réactions nucléaires induites résultant de l'entrée dans le noyau de particules élémentaires de fusion nucléaire ou à haute énergie.
  • Rayons cosmiques.

Sources artificielles de rayonnements ionisants:

  • Radionucléides artificiels
  • Réacteurs nucléaires.
  • Accélérateurs de particules (génèrent des flux de particules chargées, ainsi que le rayonnement des photons de Bremsstrahlung).
    • Appareil à rayons X en tant que type d'accélérateur, le frein génère des rayons X.

Radioactivité induite

À la suite de l'irradiation et de la réaction nucléaire induite correspondante, de nombreux atomes stables deviennent des isotopes instables. À la suite de cette irradiation, une substance stable devient radioactive et le type de rayonnement ionisant secondaire différera de l'exposition initiale. Cet effet est plus prononcé après l'irradiation par des neutrons.

La chaîne des transformations nucléaires

Au cours du processus de désintégration ou de synthèse nucléaire, de nouveaux nucléides apparaissent, qui peuvent également être instables. Le résultat est une chaîne de transformations nucléaires. Chaque transformation a sa propre probabilité et son propre ensemble de rayonnements ionisants. En conséquence, l'intensité et la nature du rayonnement provenant d'une source radioactive peuvent varier considérablement dans le temps.

valoración: 3 - votos 1

Dernier examen: 28 novembre 2019