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N°5 - 1er juin 2000
Rappel sur les effets biologiques de la radioactivité.
1- Principales définitions.
Un noyau stable est un noyau qui reste indéfiniment identique à lui-même. C’est le cas de la plupart des noyaux que l’on trouve dans la nature.
Cependant certains noyaux sont instables : après être restés un certain temps sans se modifier, ils se transforment spontanément (désintégration) en un autre noyau en émettant un rayonnement. C’est le phénomène de radioactivité. La radioactivité peut être soit naturelle, soit provoquée artificiellement mais naturelle ou artificielle, sa nature physique, et donc ses effets sur l’environnement, sont identiques.
On distingue 3 types de radioactivité, selon la nature des particules émises :
Dans un échantillon contenant des noyaux radioactifs de même espèce, il est impossible de prévoir à quel moment un noyau va se désintégrer. L’espérance de vie d’un noyau radioactif est indépendante de son âge. Par contre, si un échantillon contient un grand nombre de noyaux radioactifs, il est possible de prévoir combien d’entre eux vont se désintégrer sur un laps de temps donné. La population restante de cet échantillon tend donc à diminuer et ce, selon une loi parfaitement définie et caractéristique de l’échantillon.
Activité
Le nombre de noyaux radioactifs se désintégrant par seconde représente
l’activité de l’échantillon. L’unité d’activité
est le becquerel (1 Bq = 1 désintégration par seconde). On utilise
également le curie qui est l’ancienne unité d’activité
(1 Ci = 3,7 1010 désintégrations par seconde, correspondant à
la désintégration d’un gramme de radium par seconde).
Quelques exemples d’activité naturelle de produits courants (voir aussi lettre nucléaire n°4) :
On définit la demi-vie (ou période radioactive) d’un élément comme le temps au bout duquel la masse d’un échantillon constitué par cet élément aura décru de moitié.
Remarques :
. Il y a 2 milliards d’années, des réacteurs nucléaires ont pu fonctionner naturellement (site d’Oklo, Gabon). En effet, le taux d’uranium 235 alors présent dans l’uranium naturel était de 3,6 %, donc beaucoup plus important qu’aujourd’hui (0,7 %) du fait que l’isotope 235 se désintègre plus vite que l’isotope 238. Par conséquent, l’uranium naturel pouvait servir de combustible à un réacteur modéré à l’eau légère.
. Du fait de sa relativement courte période, le plutonium n’existe plus aujourd’hui qu’à l’état artificiel.
. Le carbone 14 existe naturellement dans l’organisme humain. Du fait de sa période d’environ 6 000 ans, il est utilisé pour la datation d’organismes ayant vécu à la préhistoire.
Pénétration du rayonnement radioactif dans la matière
Les rayonnements radioactifs ont la particularité d’être invisibles et de se déplacer à des vitesses très élevées. Ils pénètrent tous la matière et, notamment, les tissus organiques, à des profondeurs différentes selon leur nature et leur énergie :
- les particules a transfèrent beaucoup d’énergie à chaque choc. Elles sont arrêtées par une feuille de papier, par l’épiderme ou encore par quelques centimètres d’air. Toute l’énergie est déposée dans un petit volume autour de l’impact. Ce sont des particules très ionisantes,
- les particules b transfèrent peu d’énergie à chaque choc. Il faut beaucoup de chocs pour les arrêter. Elles sont arrêtées par environ un centimètre d’aluminium ou encore un mètre d’air. Ce sont des particules peu ionisantes,
- les rayonnements g sont encore moins ionisants que les particules b. Il faut plusieurs centimètres de plomb ou plusieurs dizaines de centimètres de béton pour les arrêter.
Dose absorbée
Lorsque le rayonnement est absorbé par un obstacle (un tissu organique par exemple), la quantité d’énergie qui est transférée dépend de l’énergie de la particule radioactive émise et de l’intensité du rayonnement (nombre de particules émises par unité de temps). La dose absorbée, mesurée en gray, traduit l’énergie déposée par le rayonnement dans l’unité de matière cible. 1 gray est égal à 1 joule par kg.
Dose équivalente
Les dégâts sur un tissu organique donné ne dépendent pas seulement de l’énergie déposée dans ce tissu par le rayonnement, mais également de la nature du rayonnement. On comprend aisément que les dégâts seront plus importants, à énergie égale, pour un rayonnement a que pour un rayonnement g car l’énergie absorbée sera plus concentrée dans le tissu atteint.
On définit la dose équivalente pour caractériser la nocivité potentielle du rayonnement. Mesurée en siévert, elle est égale au produit de la dose absorbée par le facteur de pondération du rayonnement Wr :
Enfin, une même dose équivalente ne donne pas le même effet sur 2 tissus irradiés différents. Ainsi, sur une population identiquement irradiée de façon homogène (irradiation « corps entier »), certains cancers seront plus fréquents que d’autres. On définit le facteur de pondération tissulaire Wt pour tenir compte de la sensibilité différente de chaque tissu ou organe à l’irradiation.
Quelques exemples de valeurs de Wt :
La dose finalement obtenue, appelée dose efficace, est donc une grandeur doublement pondérée par le facteur de pondération du rayonnement et le facteur de pondération tissulaire.
Elle est mesurée en siévert et peut s’exprimer de la façon suivante :
Dose efficace = Wr Wt x dose absorbée
En conclusion, les dégâts occasionnés par un rayonnement sur un organe dépendent de l’énergie déposée, de la nature du rayonnement et de la sensibilité de l’organe au rayonnement.
BWM Conseil
Section Communication
bmwconseil@nucleaire.net
Pour en savoir plus, lire l'ouvrage " l'Atome Ecologique
" de Bernard Wiesenfeld. 1998, Editions EDP Sciences (
customers@edpsciences.com ).
Prochaine lettre nucleaire.net, le 15 juin 2000 :
Rappel sur les effets biologiques de la radioactivité
2- Effets des rayonnements sur la matière organique
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