2. Rayonnements ionisants - notions fondamentales
de la radioactivité. Les éléments radioactifs d'origine naturelle ou artificielle
CNRS
de la radioactivité. Les éléments radioactifs d'origine naturelle ou artificielle
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22 Oct 2013 Et la plupart du temps c'est bien ce que l'on observe : la radioactivité artificielle est très inférieure à la radioactivité naturelle
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naturel fut appelé radioactivité (du latin radius : rayon) quelques années plus tard par vert la radioactivité artificielle ... différence de masses.
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La radioactivité est définie comme étant la propriété qu'ont certains noyaux d'atomes de se désintégrer de manière naturelle et d'émettre spontanément des
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RADIOACTIVITE NATURELLE Certains nucléides instables émettent spontanément des radiations Ils sont instables car leur combinaison de protons et neutrons
Quelle est la différence entre la radioactivité naturelle et artificielle ?
Si la désintégration est spontanée, on parle de radioactivité naturelle. Si elle est provoquée par une réaction nucléaire, on parle de radioactivité artificielle ou induite.14 fév. 2020C'est quoi la radioactivité naturelle ?
La radioactivité est d'abord un phénomène physique naturel. Roches, eau, air, aliments : tout ce qui nous entoure est radioactif. Même notre corps Et si l'exposition n'est pas uniforme, tous les hommes y sont exposés naturellement en permanence.Quels sont les deux types de radioactivité ?
Le rayonnement alpha (?)Le rayonnement bêta (?)Le rayonnement gamma (?)Le rayonnement X.Scientifique radioactivité
On distingue trois types de radioactivité d'origines différentes : les radioactivités alpha, beta et gamma. Parmi les réactions nucléaires possibles, se trouvent la fission nucléaire et la fusion nucléaire.
DE LA RECHERCHE
ÀL"INDUSTRIE
>Des radioéléments aux applications scientifiquesDÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ
LES ORIGINES DES RADIOÉLÉMENTS
LES APPLICATIONS DE LA RADIOACTIVITÉ
LA COLLECTION
1>L"atome
2>Laradioactivité
3>L"homme et les rayonnements
4>L"énergie
5>L"énergie nucléaire: fusion et fission
6>Le fonctionnement d"un réacteur nucléaire
7>Lecycle du combustible nucléaire
8>Lamicroélectronique
©Commissariat à l"Énergie Atomique, 2002
Direction de la communication
Bâtiment Siège - 91191 Gif-sur-Yvette cedex
www.cea.frISSN 1637-5408.
2>La radioactivité
>INTRODUCTION Des radioéléments aux applications scientifiques2>La radioactivité >SOMMAIRE32 introduction L aradioactivité n"a pas été inventée par l"homme. Elle a été découverte, il y a un peu plus d"un siècle, en 1896, par le physi- cien français Henri Becquerel. Ce dernier cher- chait à savoir si les rayons qu"émettaient les sels fluorescents d"uranium étaient les mêmes que les rayons X découverts en 1895 parWilhelm Roentgen, physicien allemand. Il pen-
sait que les sels d"uranium, après avoir été excités par la lumière, émettaient ces rayonsX. Quelle ne fut pas sa surprise lors- qu"à Paris, en mars 1896, il découvrit que le"La radioactivité n"a pas étéinventée par l"homme. C"est unphénomène naturel qui a étédécouvert à la fin du XIX
e siècle." film photographique avait été impressionné sans avoir été exposé à la lumière du soleil!Il en conclut que l"uranium émettait sponta-
nément et sans s"épuiser des rayonnements invisibles, différents des rayonsX. Le phéno- mène découvert est appelé radioactivité (du latin radius:rayon). À la suite des travaux d"Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie iso- lèrent en 1898 le polonium et le radium, des éléments radioactifs inconnus présents dans le minerai d"uranium.DÉFINITION
DE LA RADIOACTIVITÉ4
La radioactivité, propriété
naturelle de certains atomes5Les mesures
de la radioactivité6La décroissance radioactive7
Les différents types
de désintégrations9LES ORIGINES
DES RADIOÉLÉMENTS11
Les radio-isotopes naturels 12
Les radio-isotopes artificiels 13
LES APPLICATIONS
DE LA RADIOACTIVITÉ 14
Les traceurs radioactifs 15
La datation 19
>INTRODUCTION3Laradioactivité
La radioactivité est utilisée
pour dater des vestiges de l"histoire ou de la préhistoire.Image du cerveau obtenue grâce à un tomographe par émission de positons.De gauche droite:Henri Becquerel,
Wilhelm Roentgen,
Pierre et Marie
Curie.
Des radioéléments aux applications scientifiques2>La radioactivitéConception et réalisation: Spécifique - Photo de couverture: © PhotoDisc - Illustrations: YUVANOE - Impression: Imprimerie de Montligeon - 09/2002
©CEA/DSV
©CEA
©Roger-Viollet
tend à se transformer en une forme stable, le plomb 206. Cette transformation irréver- sible d"un atome radioactif en un autre atome est appelée désintégration. Elle s"accompa- gne d"une émission de différents types de rayonnements.Un élément chimique peut donc avoir à la
fois desisotopesradioactifs et des isotopes non radioactifs.Parexemple, le
carbone 12 n"est pas radioactif, alors que le car- bone 14 l"est. Des radioéléments aux applications scientifiques2>La radioactivité >DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ54LA RADIOACTIVITÉ EST LA TRANSFORMATION
D "UN ATOME AVEC ÉMISSION DE RAYONNEMENTS. LA RADIOACTIVITÉ,PROPRIÉTÉ NATURELLEDE CERTAINS ATOMESDans la nature, la plupart des noyaux d"atomes
sont stables.Cependant, certains atomes ont des noyaux
instables, ce qui est dû à un excès soit de pro- tons, soit de neutrons, ou encore à un excès des deux.Ils sont ditsradioactifset sont appelés
radio-isotopesou radionucléides.Les noyaux d"atomes radioactifs se transfor-
ment spontanément en d"autres noyaux d"atomes, radioactifs ou non. Ainsi, de noyau radioactif en noyau radioactif, l"uranium 238 Des radioéléments aux applications scientifiques2>La radioactivité la radioactivitéDéfinition de la radioactivitéAtomes ayant le même nombre
de protons et un nombre différent de neutrons. Ils appartiennent au même élément chimique (voir livretL"atome). Le carbone 12
(six neutrons (huit neutrons du carbone.Les isotopes
L"hydrogène
1H Le deutérium
2Hou D Le tritium
3 Hou T©Artechnique
1proton
1neutron
Noyau1électron
1proton
2neutrons
Des radioéléments aux applications scientifiques2>La radioactivitéDes radioéléments aux applications scientifiques2>La radioactivité
>DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ76>DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉLa radioactivité ne concernant que le noyau
etnon les électrons, les propriétés chimiques des isotopes radio- actifs sont les mêmes que celles desisotopes stables.LES MESURES DE LA RADIOACTIVITÉ
Le becquerel (Bq
Un échantillon radioactif se caractérise par son activité qui est le nombre de désintégrationsde noyaux radioactifs par seconde qui se produisent en son sein. L"unité d"activité est le becquerel, de symbole Bq.1Bq =1désintégration par seconde.
Cette unité est très petite. L"activité de sources radioactives s"exprimera donc le plus souvent en multiples du becquerel: •le kilobecquerel (kBq1000 Bq, •le mégabecquerel (MBq1million de Bq, •le gigabecquerel (GBq1milliard de Bq, •le térabecquerel (TBq1000milliards de Bq.Les propriétés chimiques d"un atome
sont déterminées par le nombre de ses électrons (voir livretL"atome).
"Pour mesurer la radioactivité on utilise différentes unités:becquerel, gray, sievert et curie."
Le gray (Gy
Cette unité permet de mesurer la quantité
derayonnements absorbés -ou dose absorbée- par un organisme ou un objet exposé aux rayon- nements. Le gray a remplacé le rad en 1986. •1 gray =100 rads =1 joule par kilo de matière irradiée.Le sievert (Sv
Les effets biologiques des rayonnements sur
un organisme exposé (selon sa nature et les organes exposés) se mesurent en sievert et s"expriment également en "équivalent de dose". L"unité la plus courante est le millisievert, ou millième de sievert.Le curie (Ci
L"ancienne unité de mesure de la radioactivité est le curie (CiLe curie avait été défini comme
l"activité de 1 gramme de radium, élément naturel que l"on trouve dans les sols avec l"uranium. Cette unité est beaucoup plus grande que le becquerel car,dans un gramme de radium, il se produit 37milliards de désinté- grations par seconde. Donc un curie est égal à37milliards de becquerels.
Pour détecter et mesurer les rayonnements
émis par les isotopes radioactifs, on dispose
de différents types de détecteurs parmi lesquels les tubes compteurs à gaz(comp- teur proportionnel, Geiger-M¸ller, chambre d"ionisation), les scintillateurs couplés à des photomultiplicateurs, les semi-conducteurs (silicium, germanium...Les unités de mesure de la radioactivité
becquerelgray sievertCetteimage permet de symboliser la relation entre les trois unités de mesure de la radioactivité: un enfant lance des objets
en direction d"une camarade. Le nombre d"objets envoyés peut se comparer au becquerel(nombre de désintégrations par seconde); le nombre d"objets reçu par la camarade, au gray(dose absorbée; les marques laissées sur son corps selon la nature des objets, lourds ou légers, au sievert(effet produit).Ces détecteurs sont extrêmement sensibles
et mesurent couramment des activités un mil- lion de fois inférieures aux niveaux qui pour- raient avoir des effets sur notre santé.LA DÉCROISSANCE RADIOACTIVE
L"activité d"un échantillon radioactif diminue avec le temps du fait de la disparition pro- gressive des noyaux instables qu"il contient. La désintégration radioactive d"un noyau donné est un phénomène aléatoire. DÉCROISSANCE DE L"ACTIVITÉD"UN ÉCHANTILLONRADIOACTIFEN FONCTION DU TEMPS
Lois de la radioactivité
0Ao/8Ao/4Ao/2Ao
T 2T 3T 4T 5T
(PériodeActivité Temps1Bq = 1 désintégration par seconde.
Au fur et à mesure que les noyaux se
transforment par désintégration, l"activité de l"échantillon diminue. Les lois du hasard, qui gouvernent le phénomène de la radioactivité, font qu"au bout d"un temps T appelé période, l"activité de l"échantillon a été divisée par deux. Au bout de deux périodes, il reste un quart des noyaux radioactifs d"un radioélément. Au bout de trois périodes, il reste un huitième des noyaux radioactifs d"un radioélément. Au bout de dix périodes, il reste environ un millième des noyaux radioactifs d"un radioélément. Des radioéléments aux applications scientifiques2>La radioactivité >DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ8>DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ Des radioéléments aux applications scientifiques2>La radioactivité 9"Selon les noyaux, la radioactivité dure quelques secondes, plusieurs joursou des milliards d"années."
"La radioactivité se mesureau nombrede désintégrations par seconde au seind"un échantillon."PÉRIODES DE QUELQUES CORPS RADIOACTIFS
ÉLÉMENTS CHIMIQUESPÉRIODE RADIOACTIVE ORIGINE PRÉSENCE EXEMPLES D"UTILISATION Tritium 12,3 ans Artificielle - Fusion thermonucléaireMarquage biologique
Carbone 1120,4 minutes Artificielle - Imagerie médicale Carbone 14 5 730 ans Naturelle Atmosphère DatationComposés carbonés
Oxygène 15 2,02 minutes Artificielle - Imagerie médicale Phosphore 32 14,3 jours Artificielle - Recherche en biologie Soufre 35 87,4 jours Artificielle - Recherche en biologie Potassium 40 1,3 milliard d"années Naturelle Roches riches - en potassium, squelette Cobalt 60 5,27 ans Artificielle - RadiothérapieIrradiation industrielleGammagraphie
Strontium 9028,8 ans Artificielle Produit des Jauges d"épaisseur réacteurs nucléaires Iode 123 13,2 heures Artificielle - Médecine nucléaireIode 1318,05 joursArtificielle Produit des -
réacteurs nucléaires Césium 137 30,2 ans Artificielle Produit des Curiethérapie réacteurs nucléaires Thallium 2013,04 joursArtificielle - Médecine nucléairequotesdbs_dbs5.pdfusesText_9[PDF] radioactivité naturelle et artificielle pdf
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