-DORIAN-BENJAMIN-MAXIME-
Travaux pratiques encadrés
Qu'est ce que la radioactivté ?
La radioactivité est un phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables (radio-isotpoes) se transforment spontanément en dégageant de l’énergie sous forme de rayonnements pour se transformer en noyaux atomiques plus stables, ayant perdu une partie de leur masse. La radioactivité résulte donc d’une transformation du noyau de l’atome ; avant cette transformation on parle de noyau père, après celle-ci de noyau fils. Les désintegrations radioactives peuvent se s’enchainer, on parle donc de chaîne de désintégration. Une chaine de désintegration ou chaîne radioactive, désigne une série de désintégrations, apparaissant par transformation spontanée d'un radioisotope instable, permettant d'arriver à un élément chimique dont le noyau atomique est stable (c'est-à -dire non radioactif).Plus simplement, la radioactivité est l’émission d’une particule ou rayonnement par un noyau atomique. L’effet de la radioactivité sur les êtres vivants dépend du type de rayonnement émis, de la dose absorbée ainsi que de la durée d’exposition. Il faut savoir, en plus de ca, que la radioactivité est indétectable par les cinq sens (l’ouie, le toucher, le gout, l’odeur, la vue). La radioactivité naturelle a été découverte en 1986 par Henri Becquerel lors d’expérimentation sur des minerais. Pour la première fois, il observe qu'un minerai d'uranium laisse des traces sur une plaque photographique dans l'obscurité, sans qu'on ne lui apporte la moindre énergie.
Les différents rayonnements
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Il existe 3 types de rayonnements :
Le rayonnement Alpha (α)
Le rayonnement Alpha est constitué d’un noyau d’Hélium comprenant 2 protons et 2 neutron, il porte 2 charges positives. Des atomes dont les noyaux radioactifs sont trop chargés en protons et en neutrons émettent la plupart du temps une émission Alpha. Le noyau fils possède donc deux protons et 2 neutrons en moins, ce sera donc un élément chimique plus léger que le noyau père. Le rayonnement Alpha est constitué d’une particule lourde, il est donc très peu pénétrant et n’engendre donc que de faibles conséquences tels que des brûlures. L’émission Alpha peut être arreté par une simple feuille de papier.
Equation Alpha :
Le rayonnement Bêta (ß)
Le rayonnement Bêta qui est distingué en deux rayonnements différents :
-Le rayonnement Bêta moins est constitué d’un électron. Certains atomes dont les noyaux sont trop chargés en neutron émettent une émission Bêta moins. Un des neutrons au sein du noyau se désintègre en un anti-neutrino ainsi qu’un proton plus un électron, ce dernier étant éjecté.
- Le rayonnement Bêta plus est constitué d'un positron (le positron est une particule de même masse que l'électron mais chargée positivement). Certains atomes dont les noyaux sont trop chargés en protons émettent un rayonnement Bêta plus. Un des protons au sein du noyau se désintègre en un neutrino (Un neutrino est une particule élémentaire, c'est-à -dire un des constituants fondamentaux de l’univers) plus un positron qui lui est éjecté. L'électron ou le positron étant des particules légères, le rayonnement Bêta est donc très pénétrant. Le rayonnement Bêta peut être arrêté par quelques millimètres d'aluminium car ses particules étant chargés, intéragissent avec la matière facilement.
Bêta +
Bêta -
Le rayonnement Gamma (Æ”)
Le rayonnement Gamma, à la différence des deux autres types de rayonnements, est une onde électromagniétique de même type que la lumière, mais plus énergétique. On parle donc de photons Gamma. Le photo Gamma est une particule de masse relativement négligeable, elle sera donc très pénétrante et dangeureuse. Le photo Gamma ne possédant pas de charges régit très peu avec la matière, il faudra donc une épaisseur de béton ou de plomb de plusieurs mètres pour l'atténuer grandement et le rendre presque négligeable. Le rayonnement Gamma a une fréquence "nu" très grande mais une longueur d'onde lambda très petite puisqu’il appartient au domaine des ultras violet (10-14 m) ce qui en fait un rayonnement possédant une très grande énergie. Le rayonnement Gamma apparaît souvent après une désintégration Alpha ou Bêta, après émission d'une de ces particules, le noyau est encore excité et émet un rayonnement Gamma pour pouvoir trouver un noyau plus stables.
*=atome excité
La décroissance radioactive
La période de Demi-vie d'un atome est la période T ou la population initiale d'atomes a été divisé par deux. Cette relation de proportionnalité donne naissance à la loi de décroissance radioactive, qui, en fonction du temps, diminue la population initiale par deux, quatre au fur et à mesure que le temps double, quadruple.. Cette loi de décroissance radioactive a été établie en 1902 apr Rutherford et Soddy. Chaque atome possède sa propre courbe de décroissance radioactive tout en respectant la loi énoncée précédement. On obtient donc le graphique de la loi décroissance radioactive suivant :
Les unités de mesure
Le becquerel ( Bq )
Le becquerel est l'unité internationale de mesure de l'activité d'un échantillon radioactif. Cet échantillon se caractérise par sont activité, c'est à dire le nombre de désintégration de noyaux radioactifs par seconde. Un Bq correspond à une désintégration par seconde. Le plus souvent on retrouve cette unité en multiple de becquerel car elle est très petite.
Le Gray ( Gy )
Le gray permet de mesurer la quantité de rayonnements absorbés par un organisme ou un objet exposé aux rayonnements. Un Gray correspond à un joule par kilogramme de matière irradiée.
Le Sievert ( Sv )
Le sievert (Sv) est une unité de mesure utilisé pour mesurer l'effet d'un rayonnement, de la dose reçue par l'organisme ainsi que de la sensibilité des tissus traversés. Son sous multiple le millisievert est le plus souvent utilisés car c'est une unité très petite.
La contamination radioactive
La contamination radioactive est un phénomène physique se produisant lorsqu’un produit radioactif se dépose sur un objet ou un organisme vivant, ou bien est ingéré ou inhalé par un organisme vivant. La contamination radioactive se distingue de l'irradiation, événement au cours duquel l'organisme vivant est soumis à un rayonnement radioactifs tels que Alpha, Bêta et Gamma. Ils existent donc deux types de contamination radioactives : internes et externes.
Une contamination externe a lieu par contact avec une substance radioactive. Les rayons bêta et surtout alpha étant peu pénétrants, les effets seront intenses mais ne se feront pas sentir en profondeur. Une contamination externe produira donc des brûlures superficielles au niveau la peau. Les rayons gamma étant très pénétrants, l'irradiation sera diffuse dans l'ensemble de l'organisme près du point de contact. Elle engendera des dommages plus graves tels que cancer.
Une contamination interne peux se produire de trois façons différentes :
-par l'inhalation de substances ou poussières radioactives ;
-par ingestion, lorsqu'elles sont contenues dans les aliments absorbés ou bien déposées sur un objet porté à la bouche ;
-par blessure avec un objet contaminé ou lorsqu'elles souillent une plaie existante. Il est impossible de décontaminer une personne ayant subi une contamination interne car l’organisme est directement touché. On peut par contre en limiter parfois l'effet, par exemple dans le cas du tritium en buvant beaucoup d'eau.
En cas d’accident grave, il faut décontaminer des surfaces importantes polluées par les dépôts au sol de particules radioactives. A Tchernobyl, des milliers de liquidateurs, souvent mal protégés, nettoyèrent les abords du réacteur.
L’environnement est lui aussi touché par la contamination radioactive ; c’est d’ailleurs lui le premier a être touché. Comme nous pouvons le voir sur ce schéma, les particules radioactives se déplacent dans des nuages radioactifs et se dispersent dans l’atmosphère (par exemple le nuage de poussiere du a la catastrophe de tchernobyl qui contamina une grande partie du monde) , puis se déposent sur le sol ou les végétaux. L’herbe, les feuilles sont donc contaminés et inahler par les animaux, par exemple la vache. Le lait produit par la vache est donc radioactifs, l’être humain qui boit le lait subit donc une contamination interne. Mais l’environnement est aussi contaminés en profondeur, dans les nappes phréatiques, puis dans les océans et la pluie…
L’environnement le plus proche de la source d’émission radioactives est le plus contaminés ; c’est le cas a Tchernobyl.
