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Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Piscine de combustible nucléaire usé

Turbine d'une centrale nucléaire

Rayons gamma

Rayons gamma

En physique nucléaire, les rayons gamma, souvent indiqués par la lettre grecque γ en minuscule, sont le rayonnement électromagnétique produit par la désintégration radioactive des noyaux atomiques.

Ils émettent des rayonnements à très haute fréquence et sont parmi les plus dangereux pour l'homme, comme tous les rayonnements ionisants. Le danger provient du fait qu'il s'agit d'ondes de haute énergie capables d'endommager irrémédiablement les molécules qui composent les cellules, ce qui les conduit à développer des mutations génétiques, voire la mort.

Sur Terre, nous pouvons observer des sources naturelles de rayons gamma à la fois dans la désintégration des radionucléides et dans les interactions des rayons cosmiques avec l'atmosphère. plus rarement, les rayons produisent également ce rayonnement.

Caractéristiques et propriétés

Normalement, la fréquence de ce rayonnement est supérieure à 10 20 Hz. Il a donc une énergie supérieure à 100 keV et une longueur d'onde inférieure à 3x10 -13 m, soit bien moins que le diamètre d'un atome. Les interactions impliquant des rayons gamma d'énergie de TeV à PeV ont également été étudiées.

Les rayons gamma sont plus pénétrants que les rayonnements produits par d'autres formes de décroissance radioactive, ou décroissance alpha et bêta, en raison de la moindre tendance à interagir avec la matière. Le rayonnement gamma est constitué de photons: il s'agit d'une différence substantielle par rapport au rayonnement alpha constitué des noyaux d'hélium et au rayonnement bêta constitué d'électrons; Les photons, n'ayant pas de masse, sont moins ionisants. À ces fréquences, la description des phénomènes d'interaction entre le champ électromagnétique et la matière ne peut ignorer la mécanique quantique.

Les rayons gamma se distinguent des rayons X par leur origine: les rayons gamma sont toujours produits par des transitions nucléaires ou subatomiques, tandis que les rayons X sont produits par des transitions énergétiques dues aux électrons qui pénètrent dans des niveaux d'énergie quantifiés externes dans les niveaux d'énergie libre interne plus. Comme il est possible que certaines transitions électroniques dépassent les énergies de certaines transitions nucléaires, la fréquence des rayons X plus énergétiques peut être supérieure à celle des rayons gamma moins énergétiques. En réalité, cependant, les deux sont des ondes électromagnétiques, de même que les ondes radio et la lumière.

Bouclier de rayonnement gamma

Le blindage des rayons γ nécessite des matériaux beaucoup plus épais que ceux nécessaires pour protéger les particules α et β pouvant être bloquées avec une simple feuille de papier (α) ou une plaque métallique mince (β). Les rayons gamma sont mieux absorbés par les matériaux à fort numéro atomique et haute densité: en fait, si pour réduire l'intensité d'un rayon gamma de 50%, il faut 1 cm de plomb, le même effet est produit avec 6 cm de cimenter 9 cm de terre pressée.

Les matériaux de protection sont généralement mesurés en fonction de l'épaisseur requise pour réduire l'intensité du rayonnement de moitié. Évidemment, plus l'énergie des photons est grande., Plus l'épaisseur du bouclier requise est grande. Par conséquent, des écrans épais sont nécessaires pour la protection des êtres humains, car les rayons gamma et les rayons X produisent des effets tels que des brûlures, des formes de cancer et des mutations génétiques. Par exemple, dans les centrales nucléaires, des cuves de confinement des particules sont utilisées pour protéger l'acier et le ciment et l'eau assure une protection contre les radiations produites pendant le stockage des barres de combustible ou pendant le transport du cœur du réacteur nucléaire.

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Dernier examen: 24 octobre 2019