On appelle réaction nucléaire le processus entraînant une modification du noyau des atomes.
Les atomes qui constituent la matière sont en général stables, mais certains d’ entre eux se transforment spontanément en émettant des rayonnements qui emportent de l’énergie. C’est ce qu’on appelle la radioactivité.
Les noyaux stables, existant dans la nature, peuvent être transformés en noyaux instables, donc radioactifs, par une réaction nucléaire provoquée (ou artificielle ).
Cette réaction nucléaire consiste à bombarder des éléments naturels par des particules provenant d’un réacteur ou émises par des sources radioactives.
Le principe de la radioactivité se résume donc à une ionisation qui peut être soit directe pour les électrons et les particules, soit indirecte pour les photons et les neutrons.
Une propriété importante de l’émission radioactive, c’est qu’elle ne peut être arrêtée, ou accélérée, par aucun procédé physique ou chimique.
On distingue 3 types de rayonnements correspondant à 3 formes de radioactivité :
La radioactivité alpha se traduit par l'émission d'un noyau d'hélium
(rayons alpha ), édifice particulièrement stable constitué
de 2 protons et de 2 neutrons, appelé particule.
Parcours d'une particule a dans différents matériaux |
||||
substances |
Air, 0°C, 76 cm Hg |
Eau |
Aluminium |
Plomb |
Énergie cinétique initiale : 1 Mev |
0,5 cm |
8 µm |
3 µm |
1 µm |
Énergie cinétique initiale : 5 Mev |
3,5 cm |
45 µm |
21 µm |
7µm |
La radioactivité bêta correspond à la transformation, dans le noyau soit d'un neutron en proton, radioactivité bêta-, caractérisée par l'émission d'un électron e- ; soit d'un proton en neutron, radioactivité bêta+, caractérisée par l'émission d'un anti-électron ou positron e+; elle ne se manifeste que dans des noyaux radioactifs produits artificiellement par des réactions nucléaires.
Parcours des électrons dans différents matériaux. |
||||
Substances : |
Air, 0°C, 76 cm Hg |
Eau |
Aluminium |
Plomb |
Énergie cinétique initiale : 1 MeV |
2,9 m |
4 mm |
1,5 mm |
0,35 mm |
Énergie cinétique initiale : 5 Mev |
10 m |
15 mm |
5,5 mm |
1,3 mm |
La radioactivité gamma à la différence des 2 précédentes,
n'est pas liée à une transmutation du noyau. Elle se produit par
l'émission d'un rayonnement électromagnétique, comme la
lumière visible ou les rayons X mais plus énergétique.
Cette radioactivité peut se manifester seule ou en accompagnant la radioactivité
alpha ou bêta
Demi épaisseur pour des photons d'énergie 1 MeV |
||||
Substance absorbante |
Air 0°C,76 cm Hg |
Eau ou tissu vivant. |
Béton |
Plomb |
Demi-épaisseur |
150 m |
15 cm |
6 cm |
1,5 cm |
Quelques épaisseurs de demie absorption pour les photons g en fonction de l'énergie. |
|||
Énergie cinétique (MeV) |
Plomb(cm) |
Béton(cm) |
Eau(cm) |
0,5 |
0,18 |
4 |
12 |
5 |
18 |
8 |
20 |
Ces particules neutres, possèdent une masse et n'ont pas d'action électromagnétique. Elles n'agissent sur les noyaux que par interaction forte. Le pouvoir de pénétration de ces rayonnements est très puissant et très agressif pour le corps humain.
Ainsi, lors d'une explosion nucléaire, la propagation de ces particules couvre de un à plusieurs km.
L’exposition de l’organisme à ces rayonnements peut entraîner les conséquences suivantes :
- Rayonnement alpha : risque de contamination externe sans irradiation. Risque éventuel de contamination et d’irradiation internes.
- Rayonnement bêta : faible risque d’irradiation externe. Risques de contamination externe, de contamination et d’irradiation internes.
- Rayonnement gamma : risques de contamination et d’irradiation externe et interne. Les activités employées étant en général faibles, le risque d’exposition externe l’est également à l’exception de la manipulation d’activités importantes, d’émetteurs gamma ou bêta, d’énergie élevée.
Cette illustration reflète les pouvoirs pénétrants des différentes particules :
Dans le domaine de la radioactivité, il existe trois mesures différentes qui répondent chacune à un aspect bien précis de la radioactivité.
Ainsi, l’unité de mesure de la radioactivité est le becquerel. Il correspond à une désintégration ou une transformation d’un atome par seconde.
On utilise également le curie. (1curie = 37 milliards de becquerel ) qui correspond au nombre de noyaux qui se désintègrent dans un gramme de radium par seconde. Il correspond à l’ancien système (voir dans le tableau et sur le schéma un peu plus bas ). La mesure de la quantité d’irradiation reçue ou dose absorbée par une personne s’exprime en gray ou en rad. (1gray = 100rads )
A dose équivalente, l’effet produit par les divers rayonnements sur une personne varie selon leur nature et celle des organes exposés. Il se mesure en sievert ou en rem. (1sievert = 100rems). C’est l’équivalent de dose efficace.
Ce schéma de comparaison permet de situer clairement la relation entre les trois mesures :
Les unités de mesure |
||
Grandeur mesurée |
Définition Ancien Système |
Définition Système International |
Activité |
CURIE (Ci) 1Bq = 27.10-12Ci |
BECQUEREL (Bq) 1 désintégration/s |
Dose absorbée : Quantité d'énergie reçue par l'unité de masse irradiée |
RAD 1RAD = 0.01 Gy |
GRAY (Gy) |
Equivalent de dose : Effet des rayonnements sur l'organisme |
REM 1REM = 0.01 SV |
SIEVERT (SV) |
Nous sommes constamment soumis à une irradiation naturelle, dite "de base" qui provient principalement
- des rayonnements cosmiques du soleil (9 %)
- de la radioactivité de l'écorce terrestre (12 %)
- du radon qui est un gaz très présent dans les régions
granitiques ( 40 %)
- de la radioactivité naturelle du corps humain.
A cette radioactivité naturelle vient s’ajouter la radioactivité dite artificielle que provient :
-des examens radiologiques (30 %)
-De sources diverses telles que les retombées atmosphériques (causées
globalement par des essais aériens et par Tchernobyl ), les écrans
de télévision et d’ordinateur. (L’ensemble correspond
à environ 3 %)
PROTECTIONS CONTRE LES RAYONNEMENTS
IL faut d'abord se protéger d'une irradiation émise par une source extérieure au corps. L'irradiation est dangereuse seulement pendant le temps d'exposition. La contamination est plus sournoise :
- Elle peut être extérieure, par dépôt de
matière radioactive sur les vêtements ou la peau.
- Elle peut être interne par ingestion ou inhalation de matières
radioactives. La contamination se prolonge alors tant que la substance est présente.
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Les effets sur l'homme
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