Lettre nucléaire n° 22

L’irradiation naturelle

L’exposition naturelle aux rayonnements ionisants existe depuis l’origine de la vie sur terre et représente la source principale d’irradiation de l’espèce humaine.

L’équivalent de dose efficace annuel moyen est évalué à 2,4 mSv/an mais les doses reçues dans certaines régions sont couramment plus élevées : ces doses varient de 1 à 3 mSv/an en France (elles sont surtout élevées dans les Alpes du Nord, en Bretagne, dans une partie de la Corse, de la Lorraine, du Massif Central, des Pyrénées et des Vosges), et peuvent être 10 fois plus importantes dans certaines régions du globe (Brésil, Inde …).

On distingue les sources internes à l’organisme humain et les sources externes.

Sources internes

Les causes d’exposition interne d’origine naturelle la plus importante est le radon. C’est un descendant de l’uranium contenu dans les terrains naturels. Il diffuse dans l’air à partir du sol ou des matériaux de construction. Le radon se présente soit sous forme de gaz, soit fixé à des aérosols formés de particules microscopiques.

Lui et ses descendants (émetteurs alpha à vie courte) se fixent chez les êtres humains dans les voies aériennes qu’ils irradient. Le radon inhalé dans les maisons françaises est responsable de 50 % de l’irradiation naturelle, soit une dose annuelle individuelle d’environ 1,2 mSv.

Le radon est un gaz radioactif naturel produit par la décroissance radioactive des radioéléments des chaînes de l’uranium 238, de l’uranium 235 et du thorium 232 contenus dans la croûte terrestre. Les 2 isotopes les plus importants du point de vue de la radioprotection sont :

• Le radon 220, ou thoron, de période 56 secondes, issu de la famille du thorium
• Le radon 222, ou radon, descendant de l’uranium 238 via le radium.

Le radon se concentre dans les habitations en fonction de leur construction et de leur ventilation. Il est surtout nocif par les descendants émetteurs alpha du radon 222 (polonium 218 directement issu de la décroissance alpha du radon 222 et le polonium 214 issu de la décroissance bêta du plomb 214 puis du bismuth 214), qui, peu pénétrants, se déposent dans les alvéoles pulmonaires et irradient les cellules les plus sensibles des bronches.

La concentration moyenne en radon varie suivant les régions, faibles en plaine alluviale, forte en zone granitique. En moyenne, on trouve 25 Bq/m3 en Région parisienne, 100 Bq/m3 en Bretagne et plus de 150 Bq/m3 dans le Massif Central.

La moyenne mondiale retenue par l’UNSCEAR (rapport 1993) est de 40 Bq/m3 dans les habitations à laquelle il lui correspond une dose efficace de 0,7 mSv/an environ.

Des études épidémiologiques ont démontré la relation entre les excès de cancers bronchiques et l’exposition au radon chez les mineurs d’uranium. En revanche, le risque de cancer bronchique en cas d’exposition domestique, s’il existe, est trop faible pour être appréhendé par des études épidémiologiques.

Les actions pour réduire la concentration de radon dans les habitations consistent à l’empêcher d’entrer (isolation du sol) et à l’aider à sortir (ventilation naturelle ou forcée).

Sources externes

1- Origine tellurique

L’exposition externe d’origine tellurique est créée par les constituants de l’écorce terrestre.. L’irradiation qui en découle varie selon la richesse du sol en thorium et en uranium.

Elle est par exemple de 15 mSv/an dans certaines régions de l’Etat du Kérala (Inde), suite à l’abondance du thorium dans le sous-sol.

En France, elle varie de 0,2 à 0,8 mSv/an. Elle est 2 fois plus élevée dans les bassins sédimentaires ou les zones crayeuses (vallée de la Loire et du Rhône).

Constituants radioactifs de l’écorce terrestre.

Ce sont des radioéléments de période très longue, qui datent de l’origine de la terre.

Les plus importants sont :

• Le potassium. Il provient de notre alimentation : sel de cuisine, produits végétaux et animaux. Le potassium 40 est l’isotope instable d’une période de 1,6 milliards d’années. Un gramme de potassium naturel contient 37 Bq de potassium 40. Le potassium se fixe principalement dans les muscles ; il y a dans le corps humain en moyenne 2,2 g de potassium par kilo. Donc le corps d’un homme de 80 kg contient naturellement 6.500 Bq de potassium 40, c’est-à-dire que 6.500 désintégrations radioactives s’y produisent chaque seconde, toute la vie durant.
  
  
• Les descendants de l’uranium 238 et du thorium 232 (radium et radon).

2- Origine cosmique

Ce sont des rayonnements nucléaires naturels, dus aux particules qui circulent dans l’espace interstellaire, avec des énergies très élevées.

On distingue 2 types de rayonnements :

• Le rayonnement primaire, constitué de noyaux atomiques et de particules élémentaires.
• Le rayonnement secondaire qui est dû à l’action du rayonnement primaire sur les noyaux d’azote et d’oxygène de l’air. Seules ces particules secondaires atteignent le sol.

Remarque

Outre l’exposition externe, les rayonnements cosmiques produisent en permanence par action sur l’air des radioéléments tels que carbone 14, tritium, béryllium 7, sodium 22 qui sont absorbés puis fixés par les organismes vivants.

Le carbone 14, d’une période radioactive de 5.730 ans, est utilisé en paléontologie pour la datation des ossements ayant appartenu à des êtres humains de l’âge néolithique. En effet, le gaz carbonique de l’air contenant une quantité bien déterminée du radioélément carbone 14, cette quantité est restée constante dans l’organisme vivants tant que la personne échangeait avec l’air ambiant, c’est-à-dire tant qu’elle vivait. A partir de sa mort, la quantité de carbone 14 de son organisme a décru proportionnellement à la durée écoulée jusqu’à nos jours que l’on peut ainsi mesurer. La mesure est d’autant plus précise que l’époque mesurée se rapproche de la période radioactive du carbone 144, c’est-à-dire environ 4.000 ans avant J.C.

En pratique, on utilise cette méthode de datation jusqu’au début du Paléolithique supérieur (- 40.000 ans). A titre d’exemple, citons la grotte Chauvet (Ardèche), dont la datation de certains fossiles ( -30.000 ans) en fait la plus ancienne grotte ornée connue actuellement.

L’importance de l’exposition externe varie principalement avec l’altitude (l’exposition aux rayons cosmiques double tous les 1.500 mètres). Elle est de l’ordre de 0,5 mSv/an au niveau de la mer, et atteint 2,7 mSv/an à la Paz, Bolivie (altitude 3.600 m) et 3,1 mSv/an à Lhassa, Tibet.

De même, un trajet Paris/New-York à une altitude de 11.000 m dure environ 8 heures et entraîne une exposition supplémentaire de 0,03 mSv, soit 2 à 3 fois la dose reçue en 1 an à proximité d’une centrale nucléaire !

La dose annuelle supplémentaire reçue par le personnel navigant des avions volant à très haute altitude atteint 1,2 mSv à 3 mSv par an et la dose reçue par les astronautes peut atteindre plusieurs mSv par mission. Ces valeurs dépendent beaucoup de l’activité du soleil au moment du vol.

BWM Conseil
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Pour en savoir plus, lire l'ouvrage " l'Atome Ecologique " de Bernard Wiesenfeld. 1998, Editions EDP Sciences ( customers@edpsciences.com ).

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