La radioactivité, c'est quoi, c'est quand, c'est où ?

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C'est quoi ?

Dans 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 protons, soit de neutrons, ou encore à un excès des deux. Ils sont dits radioactifs et sont appelés radio-isotopes ou radionucléides.

Les noyaux d’atomes radioactifs se transforment spontanément en d’autres noyaux d’atomes, radioactifs ou non. Ainsi, de noyau radioactif en noyau radioactif, l’uranium 238 tend à se transformer en une forme stable, le plomb 206. Cette transformation irréversible d’un atome radioactif en un autre atome est appelée désintégration et s’accompagne d’une émission de différents types de rayonnements.

La radioactivité ne concernant que le noyau et non les électrons, les propriétés chimiques des isotopes radioactifs sont les mêmes que celles des isotopes stables.

La mesure de la radioactivité

Le becquerel (Bq).

Un échantillon radioactif se caractérise par son activité qui est le nombrede désintégrations de noyaux radioactifs par seconde qui se produisent en son sein. L’unité d’activité est le becquerel, de symbole Bq.

1 Bq = 1 désintégration par seconde.

Découverte

Par un jour nuageux, Becquerel ne peut exposer ses sels d’uranium phosphorescents à la lumière du soleil. Il les stocke alors dans un tiroir où il a déjà rangé une plaque photographique vierge, protégée par du papier noir.

Au bout de quelques jours, cette plaque porte la trace d’un rayonnement alors que les sels sont restés à l’abri de la lumière. Le physicien s’aperçoit ensuite que ce rayonnement, qu’il appelle 'rayons uraniques', est émis par plusieurs sels d’uranium, phosphorescents ou non.

Becquerel en tire deux conclusions :

1. l’uranium émet naturellement un rayonnement qui lui est propre,
2. l’intensité de ce rayonnement persiste dans le temps.

Il se demande d’où l’uranium peut tirer son énergie avec une telle persistance... Henri Becquerel vient de découvrir la radioactivité.

Travaux décisifs

Marie Curie est une physicienne polonaise naturalisée française. Suite à la découverte d’Henri Becquerel, elle décide de continuer les travaux sur les 'rayons uraniques'.

Au cours de ses recherches sur de nombreux minerais, elle s’aperçoit que d’autres éléments comme le thorium émettent également des rayonnements.

Comprenant que ces rayonnements sont une propriété générale de la matière, elle leur donne le nom de radioactivité (du latin radius, rayon).

Bientôt, Pierre Curie s’associe aux recherches de son épouse. En 1898, le couple découvre deux éléments radioactifs encore inconnus, le polonium et le radium.

L'ère atomique

Ces découvertes fondamentales menées par Henri Becqurel et Pierre et Marie Curie, ouvrent un vaste champ de recherches. Dès lors, les physiciens explorent le cœur de la matière : les atomes.

En 1934, Irène et Frédéric Joliot-Curie créent les premiers éléments radioactifs artificiels. L’homme est alors capable de maîtriser ce phénomène extraordinaire ouvrant la voie à une nouvelle ère scientifique et technique.

Aujourd’hui, on connaît les propriétés de la radioactivité, employées dans une multitude de domaines (médecine, agriculture, agroalimentaire...), mais aussi ses dangers qui amènent à en limiter et en contrôler l'utilisation.

Mon corps est-il radioactif ?

Dans le corps humain, une faible proportion d’un élément comme le potassium est naturellement radioactif. De la même manière, dans les aliments que l’on mange quotidiennement, dans certaines eaux minérales, il y a aussi des radioéléments.

Exemples d'activité d'échantillons radioactifs de notre environnement :

• Le granite : 1 000 becquerels par kg.
• Le corps humain : un individu de 70 kg a une activité de l’ordre de 8 000 becquerels dont environ 5 000 becquerels dus au potassium 40 (dans les os).
• Le lait : 80 becquerels par litre.
• L’eau de mer : 10 becquerels par litre.

Radioactivité dangeureuse pour la santé

Il faudrait, pendant une année entière, avoir un débit de dose de 114 nanosievert par heure pour atteindre la limite d’exposition du public qui est de 1 millisievert par an en dehors des expositions médicales et naturelles.

. A partir de 10 mSv, on préconise une mise à l’abri des populations. Cette dose représente 3 fois la dose annuelle reçue par la population française.

. Au-delà de 50 mSv, l’évacuation est recommandée. Cela représente 15 fois la dose reçue par an par la population française.

. Pour la population, on parle de fortes doses au-delà de 100 mSv, c’est-à-dire 30 fois la dose reçue par an par la population française.

. Pour les travailleurs du nucléaire, la limite réglementaire d'exposition est en France de 20 mSv/an.

Radio-isotopes naturels

Lors de la formation de la Terre, il y a environ 5 milliards d’années, la matière comprenait des atomes stables et instables. Mais depuis, la majorité des atomes instables se sont désintégrés par radioactivité et la plupart d’entre eux ont fini par atteindre la stabilité.

Cependant, il existe toujours quelques atomes radioactifs naturels comme les radio-isotopes caractérisés par une très longue demi-vie comme l’uranium 238 (4,5 milliards d’années) et le potassium 40 (1,3 milliard d’années). Ils n’ont pas encore eu le temps de tous se désintégrer depuis qu’ils ont été créés.

Ces radio-isotopes naturels sont présents sur toute la planète, dans l’atmosphère (carbone 14, radon 222), dans la croûte terrestre (uranium 238 et uranium 235, radium 226…) et dans notre alimentation (potassium 40).