Radioactivité et sensibilisation à la radioprotection

RADIOACTIVITÉ

Lorsque le noyau d'un élément est instable, il tend à se stabiliser en émettant spontanément des particules, appelées radiations, selon un processus de désintégration radioactive. Ce processus libère de l'énergie, car la masse des produits de désintégration est inférieure à la masse du noyau père. Cette différence de masse $\rm \Delta m$ est convertie en énergie : $\rm \Delta E= \Delta m \times c^2$, sous forme de rayonnement radioactif.

On dénombre trois formes de radioactivité, selon la nature des radiations émises :

• La radioactivité $\bf {\alpha}$
  Un noyau d'hélium $(\rm{_2^4}He)$, appelé particule $\alpha$, est émis : $\rm{_Z^A}X \to {_{Z-2}^{A-4}}X + {_2^4}He$
  Exemple : $\rm{_{88}^{226}}Ra \to {_{86}^{222}}Rn + {_2^4}He$ désintégration du radium$-226$ en radon$-222$
• La radioactivité $\bf {\beta^-}$
  Un neutron $(\rm{_0^1}n)$ se désintègre en proton $(\rm{_1^1}p)$ et électron $(\rm{_{-1}^0}e)$ : $\rm{_Z^A}X \to {_{Z+1}^A}Y + {_{-1}^0}e$
  Exemple : $\rm{_6^{14}}C \to {_7^{14}}N + {_{-1}^0}e$ désintégration du carbone$-14$ en azote$-14$
  La radioactivité $\beta^-$ se produit lorsque, dans un noyau, le nombre de neutrons est trop élevé par rapport au nombre de protons. Dans ce type de radioactivité, le noyau père émet également une autre particule, de charge électrique nulle et de masse très faible : l'antineutrino.
• La radioactivité $\bf {\beta^+}$
  Un proton $(\rm{_1^1}p)$ se désintègre en neutron $(\rm{_0^1}n)$ et positron $(\rm{_1^0}e) : {_Z^A}X \to {_{Z-1}^A} Y + {_1^0}e$
  Exemple : $\rm{_9^{18}}F \to {_8^{18}}O + {_1^0}e$ désintégration du fluor$-18$ en oxygène$-18$
  Contrairement à la radioactivité $\beta^-$, la radioactivité $\beta^+$ se produit lorsque, dans un noyau, le nombre de protons est trop élevé par rapport au nombre de neutrons. Dans ce type de radioactivité, le noyau père émet également une autre particule, de charge électrique nulle et de masse très faible : le neutrino.
• La radioactivité $\bf {\gamma}$
  À l'issue d'une première désintégration, le noyau fils ($\rm B$) se trouve dans un état excité ($\rm B^*$). Celui-ci émet alors un photon γ pour se stabiliser : $\rm B^* \to B+ \gamma$

SENSIBILISATION À LA RADIOPROTECTION

Lorsque la matière reçoit un rayonnement d'énergie (rayons $\rm X$ ou $\gamma$) ou de particules ($\alpha$, $\beta^+$ ou $\beta^-$), elle peut subir des transformations dans lesquelles des atomes se trouvent ionisés : on parle de rayonnements ionisants.

Les rayonnements ionisants sont particulièrement dangereux pour l'organisme, car ils peuvent impacter l'ADN et donc déréguler le bon fonctionnement cellulaire. Afin d'empêcher la survenue des risques biologiques et environnementaux liés à ces rayonnements, des mesures de radioprotection peuvent être prises.

1) Type de rayonnement

Chaque rayonnement possède un pouvoir de pénétration qui lui est propre :

• Une simple feuille de papier stoppe l'émission $\alpha$ ;
• Une épaisseur de quelques millimètres d'aluminium stoppe les émissions $\beta^+$ et $\beta^-$ ;
• Une épaisseur d'un mètre de plomb ou de béton est nécessaire pour stopper le rayonnement $\gamma$.

2) Sources d'exposition

Il existe deux types de sources d'exposition aux rayonnements ionisants :

• L'exposition interne résulte de l'incorporation de radionucléides dans l'organisme. Alors que les émissions β sont stoppées par la peau, elles sont particulièrement nocives par ingestion ou inhalation.
• L'exposition externe peut être maîtrisée en :
• éloignant la source de rayonnements ;
• réduisant l'activité de la source ;
• diminuant la durée d'exposition à la source ;
• utilisant des écrans de protection.