Comment ça marche ?

La radioactivité

Un phénomène naturel

La radioactivité n’a pas été inventé par l’homme. C’est un phénomène naturel. Il existe dans la nature une cinquantaine d’atomes dont le noyau peut se modifier spontanément et émettre des rayonnements ionisants (alpha, bêta, gamma), c’est-à-dire de la radioactivité. Ces atomes portent ainsi le nom de radioéléments ou encore de radionucléides.

Principe

Certains isotopes sont instables car les neutrons et les protons qui composent leur noyau ne parviennent pas à trouver un équilibre. Ils vont chercher à devenir plus stables en libérant leur trop plein d’énergie sous forme de rayonnements. On dit qu’ils se désintègrent c’est-à-dire qu’ils se transforment en d’autres isotopes. C’est le phénomène de la radioactivité.

Il existe trois types de rayonnements : a , b , g .
a Û éjection en une seule fois de 2 neutrons et 2 protons
b Û éjection d’1 électron
g Û formé de photons, grain d’énergie sans masse

Origine des rayonnement ionisants

Naturelle	Artificielle
Cosmique : les étoiles, le soleil, sont des "  réacteurs nucléaires "  émettant des rayonnements plus ou moins absorbés par l’atmosphère, d’où une irradiation plus élevée en altitude.	Utilisation médicale : radiographies, et traitement radiologiques
Tellurique : la terre contient depuis sa création des éléments radioactifs qui se désintègrent progressivement en émettant des rayonnements et en produisant d’autres éléments radioactifs (radon)	Retombées des essais d’armes nucléaires dans l’atmosphère.
Organique : le potassium 40 (produit lors de la formation de la terre) est présent dans le corps humain en équilibre avec le potassium organique.	Industrielle : industrie nucléaire, contrôle radiographique des soudures, irradiateurs pour la conservation des aliments,…
	centrales nucléaires : l’irradiation est essentiellement due aux rejets radioactifs en fonctionnement normal.



 

Le parcours des rayonnements

En traversant la matière, les rayonnements rencontrent des atomes, sont freinés et finissent par s’arrêter. Mais les rayonnements alpha, bêta et gamma sont très différents et n’ont pas le même pouvoir de pénétration, que ce soit dans l’air, l’eau, le métal, le bêton… ou les tissus vivants.

La mesure de la radioactivité

L’activité d’une source représente le nombre d’atomes radioactifs qui se transforment par seconde.
Ex : lait a une activité de 50 Bq par kg (activité très faible et naturelle)
Tout point de contamination supérieur à 1 milliard de Bq constitue un incident significatif.

Grandeur	Définition	Unités actuelles	Anciennes unités
Activité	Nombre de désintégration par seconde	Becquerel (Bq)	Curie (Ci) 1 Ci = 37.109 Bq
Dose absorbée	Quantité d’énergie par unité de masse irradiée	Gray (Gy)	Rad 1 Rad = 0,01 Gy
Equivalent dose	Effets des rayonnements sur l’organisme	Sievert (Sv)	Rem 1 Rem = 0,01 Sv

Les modes d’exposition

Une personne soumise à des rayonnements subit une exposition dite externe si la source de rayonnement est extérieure à l’organisme. En revanche, on parle d’exposition interne si la source de rayonnement est à l’intérieur du corps, suite à la pénétration des radioéléments soit par ingestion soit par inhalation soit par blessure, brûlure ou passage à travers la peau.

L’effet des rayonnements sur l’organisme humain

La cellule, unité de base de l’organisme, présente la propriété de fonctionner de façon automatique et de se reproduire au bout d’un certain temps, ceci grâce à la présence dans le noyau de la cellule d’un "ordinateur"  composé d’une molécule d’acide désoxyribonucléique (ADN).

En cas de lésion, des systèmes réparent les lésions quelle qu’en soit la cause. Le système de réparation le plus important est fidèle, sans défaillance.

Les différents mécanismes de réparation jouent un rôle fondamental car la molécule d’ADN est fragile, soumise à des remaniements constants et victime d’agressions multiples (produits chimiques, tabac, alcool, … et rayonnements ionisants).

Le corps humain est constitué essentiellement d’atomes d’hydrogène, d’oxygène et de carbone. Les rayonnements agissent sur les atomes des molécules qui constituent la matière vivante, ce qui peut provoquer des lésions dans les cellules de l’organisme. Les conséquences dépendent de la partie atteinte de l’organisme, de la nature du rayonnement et de son énergie, de la dose absorbée (quantité d’énergie absorbée par kg de matière).

Les rayonnements ionisants, comme les autres agressions, peuvent provoquer des altérations de l’ADN.

Trois cas de figures sont possibles :

• la lésion est bien réparée : la cellule redevient normale ;
• la lésion est irréparable : il y a mort cellulaire.
  • Si le nombre de cellules mortes est faible : il y aura "  restauration " , production de nouvelles cellules (sans conséquence).
  • Si le nombre de cellules mortes est important : la restauration est impossible : apparaissent alors des brûlures, stérilités, cataractes, éventuellement mort pour des doses très élevées.
• les lésions sont mal réparées, et les cellules survivent :
• Le dédoublement de l’ADN est bloqué, il n’y a plus de renouvellement cellulaire (sans conséquence)
• Le système immunitaire supprime ces cellules (sans conséquence)
• La structure de l’ADN est modifiée. L’ADN continue à se dédoubler donnant des descendance anormales (seul cas de risque de cancers ou d’effets génétiques).

 

La décroissance de la radioactivité

La radioactivité diminue avec le temps. Au fur et à mesure que se produisent les désintégrations, l’activité d’une source décroît jusqu’à devenir nulle.
Cette décroissance de l’activité d’une source se mesure par la période T, durée à l’issu de laquelle la radioactivité de cette source est divisée par 2.
Chaque isotope a sa propre période de décroissance . Elle peut aller de quelques microsecondes à plusieurs millirads d'années