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Rayonnement ionisant
Les rayonnements alpha (constitués de noyaux d'hélium) sont simplement arrêtés par une feuille de papier. Les rayonnements bêta (constitués d'électrons) sont arrêtés par une plaque d'aluminium. Les rayonnements gamma, eux, sont atténués quand ils pénètrent de la matière.
Les rayonnements alpha (constitués de noyaux d'hélium) sont simplement arrêtés par une feuille de papier. Les rayonnements bêta (constitués d'électrons) sont arrêtés par une plaque d'aluminium. Les rayonnements gamma, eux, sont atténués quand ils pénètrent de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...).
Nouveau symbole transféré le 15 février 2007 par l'AIEA à ISO (International Organization for Standardization). Il doit remplacer le symbole jaune classique, uniquement
Nouveau symbole transféré le 15 février 2007 par l'AIEA à ISO (International Organization for Standardization). Il doit remplacer le symbole jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) classique, uniquement " dans certaines circonstances, spécifiques et limitées ".

Un rayonnement ionisant (Un rayonnement ionisant est un rayonnement qui produit des ionisations dans la matière qu'il traverse. Pour les rayons ionisants, il y a beaucoup d'usages pratiques, mais ces rayons sont aussi dangereux...) est un rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou...) qui produit des ionisations dans la matière qu'il traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et...). Pour les rayons ionisants, il y a beaucoup d'usages pratiques, mais ces rayons sont aussi dangereux pour la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) humaine. Les deux aspects sont traités ici.

Les rayonnements

L’homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon,...) est exposé aux rayonnements depuis son apparition sur terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...). Il est, par exemple, exposé aux rayonnements solaires, c’est-à-dire à la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) provenant du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...), laquelle s’accompagne de rayonnements invisibles connus sous le nom de rayonnements ultraviolets et infrarouges. Ces rayonnements sont des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...) électromagnétiques comme le sont aussi les ondes radio, les rayons X et les rayons gamma.

L’homme est également exposé à d’autres rayonnements invisibles qui proviennent de l’espace et du Soleil, connus sous le nom de rayonnement cosmique. Ces rayonnements de très grande énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) (ondes et particules) sont capables de traverser d’épaisses couches de roches.

Les éléments radioactifs présents dans notre environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...) émettent, lors de leurs désintégrations, des rayonnements alpha, bêta et gamma. Les rayonnements gamma sont des ondes électromagnétiques tandis que les rayonnements alpha et bêta sont des particules qui sont respectivement un noyau d’hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point...) et un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.).

L’activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) d’un élément radioactif, c’est-à-dire le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de désintégrations par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est...) dans une certaine masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation...) de cet élément, est mesurée en becquerels. Parmi les rayonnements particulaires existent aussi les neutrons.

Parmi ces rayonnements, certains sont ionisants.

Note
Sources radioactives : écriture et prononciation
Les sources radioactives, qui produisent donc des rayonnements ionisants, sont des isotopes particuliers d'éléments chimiques. Pour distinguer cet isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome est désigné par le numéro...) particulier des autres isotopes, on indique le nombre de particules (protons et neutrons) dans le noyau avant le nom de l'élément, en exposant ; par contre, lorsque l'on parle, on indique le nom de l'élément puis le nombre de particules. Exemples :
  • 241Am : américium deux cent quarante-et-un ;
  • 14C : carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) quatorze ;
  • 252Cf : californium deux cent cinquante-deux ;
  • 60Co : cobalt soixante ;
  • 137Cs : césium cent trente-sept ;
  • 3H : tritium (Le tritium (T ou 3H) est - comme le deutérium - l'un des isotopes de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 2 neutrons. Il a été mis en évidence en 1934, par...) (le terme " hydrogène trois " n'est pas utilisé) ;
  • 131I : iode cent trente-et-un ;
  • 192Ir : iridium cent quatre-vingt douze ;
  • 40K : potassium quarante ;
  • 224 Ra : radium deux cent vingt-quatre ;
  • 226 Ra : radium deux cent vingt-six ;
  • 220Rn : radon deux cent vingt ;
  • 222Rn : radon deux cent vingt-deux ;
  • 90Sr : strontium quatre-vingt dix ;
  • 99mTc : technétium quatre-vingt dix-neuf métastable ;
  • 235U : uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que le molybdène ou l'arsenic, quatre fois moins...) deux cent trente-cinq.

Les différents rayonnements ionisants

Les rayonnements les plus énergétiques transfèrent assez d’énergie aux électrons de la matière pour les arracher de leur atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué d'un noyau...). Les atomes ainsi privés de certains de leurs électrons sont alors chargés positivement. Les atomes voisins qui accueillent les électrons se chargent négativement.

Les atomes chargés positivement ou négativement sont appelés ions. Les atomes qui ont perdu un électron sont devenus des ions + (=cation) et les atomes qui ont reçu cet électron sont devenus des ions - (=anion). Les rayonnements capables de provoquer de telles réactions sont dits ionisants.

Les rayonnements ionisants regroupent :

  • les rayonnements d'origine cosmique ;
  • les ondes les plus énergétiques du spectre électromagnétique ;
    • les rayons X : produits par un faisceau d’électrons envoyé sur une cible métallique. Ces électrons, en interagissant avec les électrons des atomes du métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des...), les font changer de niveau d’énergie et émettre des rayons X ; Les électrons du faisceau peuvent également interagir avec le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) coulombien du noyau des atomes et être déviés et freinés, en émettant des rayons X caractéristiques (rayonnement de freinage ou Bremsstrahlung)
    • Les rayons gamma sont émis par des atomes radioactifs lors de leur désintégration ;
  • les rayonnements alpha, bêta plus et bêta moins (particules émises par des atomes radioactifs lors de leur désintégration) ;
  • les neutrons ne sont pas des rayonnements directement ionisants, mais puisqu'ils induisent des rayonnement ionisants par les particules secondaires créées lors de leurs interactions avec la matière, ils sont classés parmi les rayonnements ionisants.

Les autres rayonnements sont appelés rayonnements non ionisants et comprennent les ondes électromagnétiques les moins énergétiques.

Pouvoir de pénétration des rayonnements ionisants

Par leur énergie, les rayonnements ionisants sont pénétrants, c’est-à-dire qu’ils peuvent traverser la matière. Le pouvoir de pénétration dépend de la sorte de rayonnement et du pouvoir d'arrêt de la matière. Cela définit des épaisseurs différentes de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) pour se protéger.

Particules alpha : noyaux d'hélium-4

Pénétration faible. Les particules alpha sont émises à une vitesse (On distingue :) avoisinant les 20 km/s. Cependant étant lourdes et chargées électriquement, elles sont arrêtées très facilement et rapidement par les champs électromagnétiques et les atomes composant la matière environnante. Une simple feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux supérieurs. Elle est insérée sur les tiges des plantes au niveau des nœuds. À...) de papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se...) suffit à arrêter ces particules.

Particules bêta moins : électrons

Pénétration moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...). L’électron émis ayant une masse infime, selon la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en ont fait un important champ d'étude,...), il a une vitesse proche de celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) (environ 290 000 km/s). Cependant, chargé électriquement, il va être arrêté par la matière et les champs électromagnétiques environnants. Une feuille d’aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) de quelques millimètres peut arrêter les électrons. Un écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou restituées par l'ordinateur, sous forme de texte et d'images en deux...) d'un centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) de plexiglas arrête toutes les particules bêta moins inférieurs à 2 MeV.

Particules bêta plus : positons

La pénétration et semblable à celle des électrons. Mais à la fin de son parcours, un positron (En physique des particules, le positron ou positon est l'anti-particule associée à l'électron. Il possède une charge électrique de +1 (contre -1 pour l'électron), le même spin et la même...) s’annihile avec un électron rencontré sur son passage en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se caractérise par son timbre spécifique....) deux photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules...) gamma, ce qui ramène le problème au cas du rayonnement gamma.

Rayonnements X et gamma

Pénétration très grande, fonction de l’énergie du rayonnement : plusieurs centaines de mètres dans l’air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les...). Une forte épaisseur de béton (Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats naturels (sable, gravillons) ou artificiels...) ou de plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent...) permet de s’en protéger.

Neutrons

Le neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les neutrons, avec les protons, sont...) n'étant pas chargé, il ne produit pas d'ionisations en traversant la matière. Les neutrons libres ne forment donc pas un rayonnement ionisant, mais en provoquant des fissions nucléaires, ils peuvent générer des rayonnements ionisants.

Les neutrons libres sont surtout présents dans les réacteurs nucléaires ; ils sont émis, par exemple, lors de la fission d’atomes d’uranium 235. Ils sont indirectement ionisants car c’est leur capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste aboutit à sa satellisation ou à sa...) par les noyaux ou leur interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) avec ceux-ci qui génère des rayonnements gamma et/ou diverses particules. Les neutrons sont aussi présents aux altitudes de vol des avions long courrier et subsoniques : ils participent à 30 % de la dose reçue par le personnel naviguant.

Pénétration dépendante de leur énergie. Une forte épaisseur de béton, d’eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) ou de paraffine arrête les neutrons.

La dose : énergie absorbée par la matière

Lorsqu’un rayonnement pénètre la matière, il interagit avec elle et lui transfère de l’énergie. La dose absorbée (En physique nucléaire et en radioprotection, la dose radioactive ou plus concisément la dose désigne l'énergie déposée par unité de masse par un rayonnement ionisant. Une application fréquente est de considérer l'énergie déposée dans un...) par la matière caractérise ce transfert d’énergie. L’unité de dose absorbée par la matière est le Gray (Gy) qui est équivalent à un Joule absorbé par kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).) de matière.

Les manifestations cliniques des lésions

Types d’effets

Les effets des rayonnements ionisants englobent une vaste gamme de réactions très différentes les unes des autres dans leur relation dose-effet, leurs manifestations cliniques, leur succession dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) et les pronostics correspondants. Par commodité, on subdivise souvent les effets en deux grandes catégories:

  1. effets héréditaires, ou effets génétiques qui se manifestent chez les descendants des personnes exposées ; et
  2. effets somatiques, qui se manifestent chez les personnes exposées elles-mêmes. Ces derniers comprennent les effets aigus, qui apparaissent peu après l’irradiation (L'irradiation, dans le domaine de la physique, est une émission de rayons (notamment lumineux) d'une particule; ou une propagation par rayonnement. Les matières radioactives sont constituées d'atomes instables qui, en se...), et les effets à long terme (ou différés), qui peuvent se manifester des mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), des années ou même des décennies plus tard.

Effets aigus

Les effets aigus des rayonnements ionisants résultent surtout de l’appauvrissement en cellules capables de reproduction dans les tissus irradiés et ne se manifestent qu’en présence de doses assez importantes pour détruire beaucoup de ces cellules. C’est pour cette raison que l’on considère que ces effets sont de nature non stochastique ou déterministe.

Il n’en est pas de même des effets mutagènes et cancérogènes des rayonnements, considérés comme des phénomènes stochastiques résultant d’altérations moléculaires aléatoires de cellules individuelles, dont la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie...) croît en fonction linéaire (Dans les mathématiques élémentaires, les fonctions linéaires sont les fonctions les plus simples que l'on rencontre. Ce sont des cas particuliers...) de la dose.

Les lésions aiguës, qui étaient courantes chez les premiers travailleurs exposés aux rayonnements ionisants et les premiers malades soumis à des traitements de radiothérapie (La radiothérapie est une méthode de traitement locorégional des cancers, utilisant des radiations pour détruire les cellules cancéreuses en bloquant leur capacité à se multiplier. L'irradiation a pour but de...), ont pratiquement disparu par suite de l’amélioration des mesures de sécurité et des méthodes de traitement. Néanmoins, la plupart des malades traités par irradiation de nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...) subissent encore certaines lésions dans des tissus sains. De plus, des accidents graves continuent à se produire. En effet, les quelque 285 accidents déclarés (Tchernobyl non compris) survenus dans les centrales nucléaires de différents pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent sous forme de...) entre 1945 et 1987 ont provoqué l’irradiation de plus de 1 350 personnes, dont 33 ont été mortellement atteintes. À lui seul, l’accident de Tchernobyl a libéré suffisamment de substances radioactives pour nécessiter l’évacuation de dizaines de milliers de personnes et d’animaux de la région environnante. En outre, plus de 200 sapeurs-pompiers et membres d’équipes d’urgence ont été atteints du mal des rayons et 31 en sont morts (Comité scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) des Nations unies pour l’étude des effets des rayonnements ionisants (UNSCEAR), 1988).

On ne peut prédire avec certitude les effets à long terme des substances radioactives libérées, mais l’estimation des risques d’effets cancérogènes basée sur des modèles de relation dose-effet sans seuil donne à penser que la population de l’hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) pourrait enregistrer, par suite de l’accident, 30 000 décès supplémentaires par cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme,...) au cours des 70 prochaines années, quoique le nombre de cancers supplémentaires enregistré dans chaque pays sera vraisemblablement trop petit pour être décelable sur une base épidémiologique (United States Department of Energy (USDOE), 1987).

Nettement moins catastrophiques, mais beaucoup plus nombreux que les défaillances de centrales nucléaires, les accidents causés par des sources médicales et industrielles de rayons gamma ont également fait des morts et des blessés. C’est ainsi qu’en 1987 un appareil de radiothérapie, contenant une source de césium 137, abandonné dans une clinique désaffectée, à Goiânia (Goiás), au Brésil, a entraîné la contamination et l'irradiation de dizaines de personnes non informées, dont quatre sont mortes dans les six semaines qui ont suivi l'accident.

Un examen complet des lésions causées par les rayonnements ionisants dépasserait le cadre du présent article. Toutefois, compte tenu de l’intérêt général d’informations sur les réactions aiguës des tissus les plus radiosensibles, il est utile d’en présenter une brève description dans les paragraphes suivants.

Ds les effets aigue on trouve : - les erytheme ou " coup de soleil" - Nécrose aigue : exposition de particules Beta (Le genre Beta appartient à la famille des Chénopodiacées, tribu des Cyclolobae.) de faible energie - ulcération aigue : pour 20 Gy en exposition aigue

La peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.)

Les cellules de la couche basale de l’épiderme sont particulièrement radiosensibles. Par conséquent, une exposition rapide de la peau à une dose de 6 Sv ou plus provoque un érythème (rougeur) de la zone affectée, qui apparaît en général dans la journée qui suit, dure ordinairement quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :), puis est suivi, deux à quatre semaines plus tard, par une ou plusieurs vagues d’un érythème plus profond et plus prolongé, ainsi que par une dépilation (perte de poils ou de cheveux). Si la dose dépasse 10 à 20 Sv, phlyctène, nécrose et ulcération se manifestent dans les deux à quatre semaines, puis sont suivies par une fibrose du derme et du système vasculaire sous-jacent, qui peut mener à l’atrophie et à une deuxième vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les vagues sont générées par le vent et ont une amplitude crête-à-crête allant de quelques...) d’ulcérations quelques mois ou quelques années plus tard (CIPR, 1984).

Moelle osseuse (La moelle osseuse est tissu situé au centre des os. Il y en a deux formes: la moelle jaune (tissu adipeux) qui prend le nom de moelle grise en vieillissant et la moelle rouge qui est responsable de l'hématopoïèse:...) et organes lymphoïdes

Les lymphocytes sont aussi très radiosensibles: une dose de 2 à 3 Sv reçue rapidement par tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le corps peut en tuer suffisamment en quelques heures pour faire chuter la numération lymphocytaire périphérique et compromettre les réactions immunitaires. Également radiosensibles, les cellules hématopoïétiques de la moelle osseuse peuvent diminuer suffisamment en nombre sous l’effet d’une dose comparable pour causer une granulocytopénie et une thrombocytopénie dans les trois à cinq semaines qui suivent. Ces réductions des numérations de granulocytes et de plaquettes peuvent être assez graves après une forte irradiation pour provoquer une hémorragie (Une hémorragie est un saignement, un écoulement du sang en dehors de son circuit naturel constitué par le cœur et les vaisseaux sanguins (veines et artères).) ou une infection mortelle.

Intestin (L'intestin est la partie du système digestif qui s'étend de la sortie de l'estomac à l'anus. Chez les humains et la plupart des mammifères, il est divisé en deux parties appelées l'intestin grêle et le...)

Les cellules souches du revêtement épithélial de l’intestin grêle (La grêle est un type de précipitation qui se forme dans des orages particulièrement forts lorsque l'air est très humide et que les courants ascendants sont puissants. Elle...) sont extrêmement radiosensibles. Une exposition aiguë à 10 Sv peut en réduire suffisamment le nombre pour dénuder les villosités intestinales en quelques jours. La dénudation d’une importante surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) de la muqueuse provoque souvent un syndrome (Un syndrome est un ensemble de signes cliniques et de symptômes qu'un patient est susceptible de présenter lors de certaines maladies, ou bien dans des circonstances cliniques d'écart à la norme...) dysentériforme fulminant pouvant rapidement évoluer vers le décès de la victime.

Gonades

Les spermatozoïdes matures peuvent survivre à de fortes doses (100 Sv) de rayonnements ionisants, mais les spermatogonies sont tellement radiosensibles qu’une dose de 0,15 Sv appliquée rapidement aux deux testicules suffit pour provoquer l’oligospermie et qu’une dose de 2 à 4 Sv peut entraîner une stérilité permanente. Les ovocytes sont aussi fortement radiosensibles: l’exposition rapide des deux ovaires à une dose de 1,5 à 2 Sv peut causer une stérilité temporaire, pouvant devenir permanente si la dose augmente, selon l’âge de la femme au moment de l’exposition. Chez l'Homme sterilité transitoire pr 0,5 sievert; definitive 3,5 à 6 Chez les femmes sterilité pour 2,5 à 6 sievert Il n'y a pas de conséquences genetique , puisque on est dans un etat de stérilité

Voies respiratoires

Les poumons ne sont pas fortement radiosensibles, mais une exposition rapide à une dose de 6 à 10 Sv peut provoquer, un à trois mois plus tard, une pneumonie (Une pneumopathie est une pathologie du tissu pulmonaire. Étymologiquement, il s'agit d'une maladie (-pathie) des poumons (pneumo-) ou pneumopathique au sens...) aiguë dans la zone exposée. Si un important volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de tissu pulmonaire (Les pulmonaires sont des plantes de la famille des Boraginacées appartenant au genre Pulmonaria. Elles doivent leur nom au fait que, selon les Romains, leur racine...) est affecté, la victime peut souffrir d’insuffisance respiratoire dans les semaines suivantes ainsi que de fibrose pulmonaire et de cœur pulmonaire quelques mois ou quelques années plus tard.

Cristallin

Les cellules de l’épithélium antérieur du cristallin, qui continuent à se diviser pendant toute la vie (La vie est le nom donné :), sont relativement radiosensibles. Par conséquent, une exposition rapide du cristallin à une dose dépassant 1 Sv peut aboutir en quelques mois à la formation d’une opacité (L'opacité est l'inverse de la transparence. Qui s'oppose au passage de la lumière.) polaire postérieure microscopique. De même, une dose de 2 à 3 Sv reçue en une fois dans un court laps de temps ou une dose de 5,5 à 14 Sv accumulée sur une période de quelques mois peut provoquer une grave cataracte.

Autres tissus

Par comparaison aux tissus mentionnés ci-dessus, les autres tissus de l’organisme sont en général nettement moins radiosensibles. Toutefois, l’embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est un organisme en développement depuis la...) constitue une importante exception à cet égard, comme nous le notons plus loin. Il y a également lieu de signaler que la radiosensibilité d’un tissu augmente s’il est en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de croissance rapide.

Radiolésions dues à une irradiation totale

L’exposition rapide d’une importante partie du corps à une dose dépassant 1 Gy peut provoquer le syndrome de radioexposition aiguë. Ce syndrome comporte diverses phases :

  1. une phase prodromique initiale caractérisée par des symptômes tels que malaises, anorexie (L’anorexie (du grec ancien : ἀνορεξία / anorexía, « absence...), nausées et vomissements ;
  2. une période de latence ;
  3. une deuxième phase (principale) de maladie ; et enfin
  4. soit le rétablissement, soit la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus...).

La phase principale de la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) prend le plus souvent l’une des formes suivantes, selon la localisation prédominante des radiolésions :

  1. forme hématologique ;
  2. forme gastro-intestinale ;
  3. forme cérébrale ; ou
  4. forme pulmonaire.

Radiolésions localisées

Contrairement aux manifestations cliniques, en général rapides et spectaculaires, du syndrome de radioexposition aiguë découlant de l’exposition de tout le corps, la réaction à une irradiation très localisée, produite par une source extérieure ou un radionucléide déposé à l’intérieur de l’organisme, tend à se manifester lentement avec peu de symptômes ou de signes extérieurs, à moins que le volume de tissus irradiés ou que la dose ne soient relativement importants.

Effets en fonction des radionucléides

Certains radionucléides, comme le tritium (3H), le carbone 14 (Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, noté 14C.) (14C) et le césium 137 (137Cs), tendent à se répartir dans tout l’organisme, produisant une irradiation totale, tandis que d’autres radionucléides se fixent plutôt dans des organes particuliers, provoquant des lésions très localisées. Le radium et le strontium 90 (90Sr), par exemple, se fixent essentiellement dans les os, causant surtout des lésions osseuses, tandis que l’iode radioactif se concentre dans la glande thyroïde (La thyroïde ou glande thyroïde est la plus volumineuse des glandes endocrines (sécrétant des hormones) chez l'être humain.), qui est donc la première atteinte.

L'exposition de l'Homme aux rayonnements

Pour apprécier à leur juste valeur les risques liés aux rayonnements ionisants, il est nécessaire de regarder l’exposition naturelle de l’homme à laquelle il a toujours été soumis. Tous les organismes vivants y sont adaptés et semblent capables de corriger, jusqu’à un certain degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :), les dégâts dus à l’irradiation.

En France, l’exposition annuelle de l’homme aux rayonnements ionisants est d’environ deux millisieverts. En plus de cette radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium,...) naturelle, nous sommes exposés à des rayonnements provenant de sources artificielles. Ces rayonnements sont du même type que ceux émis par des sources naturelles et leurs effets sur de la matière vivante sont, à dose égale, identiques. Ce sont essentiellement les radiographies médicales ou dentaires.

Seulement 1,5 % provient d’autres sources comme les retombées des essais aériens des armes nucléaires et les retombées de l’accident de Tchernobyl, mais leur effet peut-être très aggravé lorsque la contamination est interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée...), suite à l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le...) de radionucléides dans les aliments. Certains champignons notamment, dont la truffe du cerf (Elaphomyces granulatus) bioaccumulant fortement le césium 137 des retombées de Tchernobyl, notamment depuis les années 2000, car sa zone de prospection est environ à - 20 cm sous le niveau du sol, et le césium migrant à raison de 1cm par an environ, il a fallu vingt an pour qu'il atteigne cette zone. Ce champignon est particulièrement recherché et consommé par les sangliers, dont on a montré[1] en 2005 en Allemagne (dans le Land de Rhénanie-Palatinat) qu'ils présentaient une contamination croissante (12 % parmi 1400 sangliers) étaient radioactifs audelà des normes autorisés pour l'alimentation et la commercialisation dans un seul Land, juste à l'Est du Luxembourg, et les sangliers prélevés les plus à l'ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) étaient plus touchés, ce qui correspond aux zones où il a plu lors du passage du nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la...) de Tchernobyl.

Les modes d'exposition aux rayonnements

Selon la manière dont les rayonnements atteignent l’organisme, on distingue deux modes d’exposition : externe ou interne.

  • L’exposition externe de l’homme aux rayonnements provoque une irradiation externe. Elle a lieu lorsque celui-ci se trouve exposé à des sources de rayonnements qui lui sont extérieures (substances radioactives sous forme de nuage ou de dépôt sur le sol, sources à usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) industriel ou médical…).

L’exposition externe peut concerner tout l’organisme ou une partie seulement de celui-ci. Elle cesse dès que l’on n’est plus sur la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) des rayonnements (cas par exemple d’une radiographie du thorax).

  • L’exposition interne (contamination interne) est possible lorsque des substances radioactives se trouvent à l’intérieur de l’organisme. Celles-ci provoquent une irradiation interne. Elles ont pu pénétrer par inhalation, par ingestion, par blessure (Une blessure est une lésion, physique ou psychique, faite involontairement ou dans l'intention de nuire.) de la peau, et se distribuent ensuite dans l’organisme. On parle alors de contamination interne. Celle-ci ne cesse que lorsque les substances radioactives ont disparu de l’organisme après un temps plus ou moins long par élimination naturelle et décroissance radioactive ou par traitement.

On parle depuis 2006 de:

-exposition externe à distance(irradiation)

-exposition externe au contact (contamination externe)

-exposition interne (contamination interne)

Voir aussi Irradiation et Contamination radioactive.

La décroissance radioactive est la suivante :

  • pour l’iode 131 (131I) : 8 jours ;
  • pour le carbone 14 (14C) : 5 700 ans ;
  • pour le potassium 40 (40K) : 1,3 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent...) d’années.

Tous les radioéléments ne sont pas éliminés naturellement (urines…) à la même vitesse. Certains peuvent s’accumuler dans des organes spécifiques (os, foie…) avant d’être évacués du corps.

Pour chacun des éléments radioactifs, on définit, en plus de sa période radioactive (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En particulier, la demi-vie est le temps nécessaire pour qu'un élément...), une période biologique, temps au bout duquel la moitié de l’activité d’une substance radioactive a été éliminée de l’organisme, par des voies naturelles.

L'exposition naturelle

Les rayonnements ionisants que nous recevons de sources naturelles ont des origines diverses et se répartissent en trois principaux types :

Les rayonnements cosmiques

On appelle rayonnement cosmique un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) de particules (principalement des protons) dotées d’une énergie très élevée, de l’ordre du GeV. Il est d’origine solaire ou galactique. Ces protons de haute énergie entrent en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) avec les noyaux des atomes de l’atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) et créent des fragments eux-mêmes dotés d’une énergie élevée ( protons, neutrons, muons, neutrinos, mésons, ….).

Le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) d’équivalent de dose (En physique nucléaire, l'équivalent de dose est une grandeur physique mesurant l'impact sur les tissus biologiques d'une exposition à un rayonnement ionisant,...) dû aux rayonnements cosmiques est en moyenne de 0,3 mSv/an au niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.). Mais il varie considérablement en fonction de l’altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la...) et de la latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) (voir le tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) ci-dessous).

Altitude (km ) Equateur 30° 50°
0 0,35 0,4 0,5
1 0,60 0,7 0,9
2 1,0 1,3 1,7
3 1,7 2,2 3,0
4 2,6 3,6 5,0
5 4,0 5,8 8,0
10 14,0 23,0 45,0
15 30,0 50,0 110,0
20 35,0 60,0 140,0

Variation du débit d’équivalent de dose absorbée ( mSv/an ) en fonction de l’altitude et de la latitude.

Cela a pour conséquence que certaines populations subissent une exposition plus importante que la moyenne. Le tableau ci-dessous donne les équivalent de dose reçues par les populations de villes situées en altitude.

Région Altitude (m) Latitude mSv /an Population
LA PAZ ( Bolivie ) 3630 16° S 2,7 320 000
QUITO ( Equateur ) 2850 0°S 1,6 213 000
BOGOTA (Colombie ) 2640 4° N 1,5 325 000
CERRO DE PASCO (Pérou ) 4259 10°S 3,3 20 000
LHASSA (Himalaya ) 3684 30° N 3,1 20 000

Débit d’équivalent de dose des rayonnements cosmiques dans des régions de haute altitude.

Les éléments radioactifs contenus dans le sol

Nous sommes exposés aux rayonnements dus aux radioéléments présents dans l’écorce (L'écorce est le revêtement extérieur du tronc, des branches et des racines des arbres, et plus généralement des plantes ligneuses.) terrestre. Il existe une cinquantaine de radioéléments naturels dont la plupart font partie des 3 familles naturelles du thorium, de l’uranium et de l’actinium.

C’est le thorium qui existe en quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un...) la plus importante (10 ppm en moyenne). On trouve ensuite l’uranium (2 à 3 ppm), puis l’actinium.

Un autre radioélément contribue de façon notable, c’est le 40K, isotope naturel du potassium (0,01167%). Sa concentration est de l’ordre de 100 à 1000 Bq/Kg de sol.

Le débit de dose absorbée moyen dû à l’ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de ces isotopes est d’environ 0,3 mSv/an en France. Il varie cependant largement en fonction de la composition du sol. L’équivalent de dose reçu en Bretagne ou les Vosges est de 2 à 3 fois supérieur à celui reçu dans le bassin Parisien (Le Bassin parisien est, au sens restreint, un bassin versant de la Seine qui entoure Paris. Au sens large, c'est une région géologique sédimentaire comprenant tout le centre-nord de la France,...). Dans certaines régions, comme l’État de Kerala sur la côte Nord-Ouest (Le nord-ouest est la direction entre les points cardinaux nord et ouest. Le nord-ouest est opposé au sud-est.) de l’Inde, il atteint même 30 mSv/an.

Notons que c'est cette radioactivité naturelle du sol qui est l'origine de la géothermie (La géothermie, du grec γ? (la terre) et θερμ?ς (la chaleur), est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et la technique qui...).

Les éléments radioactifs naturels que nous absorbons en respirant ou en nous nourrissant

Des émanations gazeuses de certains produits issus de la désintégration de l’uranium contenu dans le sol tel que le radon, ou le potassium des aliments dont nous retenons une partie dans notre organisme (élément dont nous maintenons en permanence un stock d'environ 165 g par personne) provoquent chez chacun d’entre nous, en moyenne, une irradiation de 1,55 millisievert par an. La principale source d’irradiation naturelle est le radon 222, gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme gazeuse.) radioactif. Elle représente environ un tiers de l’irradiation reçue et augmente dans les régions granitiques.

Toutes les familles naturelles ont dans leur chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) un isotope du radon (222Rn engendré par le 226Ra, et le 220Rn appelé également thoron, engendré par le 224Ra). Ces gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) émanent du sol, des eaux et des matériaux de construction. Les valeurs moyennes des concentrations ont été évaluées à 2 Bq/m3 en plein air et 20 Bq/m3 dans les habitations pour le plus important d’entre eux : le 222Rn. Ces gaz et leurs descendants solides irradient les poumons.

Le potassium étant un élément important de notre constitution et vital au bon fonctionnement de nos cellules (environ 165 g / personne), l’isotope 40K de cet élément contribue à une activité intérieure constante d'environ 5000 Bq, auxquels viennent s'ajouter une part similaire dûe à l'activité de l'ensemble des autres isotopes instables de notre corps.

Exemple : Radioactivité de différents milieux naturels

  • Eau de pluie : 0,3 à 1 Bq/L
  • Eau de rivière : 0,07 Bq/L (226Ra et descendants) ; 0,07 Bq/L (40K) ; 11 Bq/L (3H)
  • Eau de mer : 14 Bq/L (40K essentiellement)
  • Eau minérale : 1 à 2 Bq/L (226Ra, 222Rn)
  • Lait : 60 Bq/L
  • Sol sédimentaire : 400 Bq/kg
  • Sol granitique : 8 000 Bq/kg
  • Corps humain : 8 000 - 10 000 Bq (dont 5 000 dûs au 40K)

Le tableau suivant résume la contribution des diverses composantes de la radioactivité naturelle. Il faut toutefois se souvenir que ce sont des valeurs moyennes susceptibles de variations importantes en fonction de l’altitude, de la latitude et de la composition du sous-sol.

Sources naturelles Exposition ( mSv/an )
Rayonnement cosmique 0,3
Rayonnement tellurique 0,32
Isotopes cosmogéniques 0,01
40K 0,17
222Rn + descendants 0,55
220Rn + descendants 0,15
Divers 0,06
Total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme....) 1,56

L'exposition artificielle

Pour chaque habitant, l’exposition annuelle moyenne aux sources artificielles d’irradiation est d’environ 1 millisievert. Celles-ci sont principalement les irradiations médicales et les applications industrielles des rayonnements.

Les centrales nucléaires, les usines de retraitement, les retombées des anciens essais nucléaires atmosphériques et de Tchernobyl, etc., exposent chaque homme en moyenne à 0,002 millisievert par an.

Les irradiations médicales

Il s’agit principalement des radiographies médicales et dentaires qui provoquent une irradiation externe proche de 1 millisievert par an (moyenne en France).

L’essor du radiodiagnostic a été un des facteurs essentiels du progrès médical au cours du XXe siècle. Les équivalents de dose délivrés par les différents types d’examens varient considérablement en fonction de la profondeur des organes étudiés et de la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa...) du segment de l’organisme concerné. À côté des appareils classiques sont apparus progressivement des appareils plus perfectionnés (scanners) qui, associés à des ordinateurs, permettent de réaliser des images en coupe (tomographies) de l’organisme.

Examen Dose ( mGy)
Radiographie pulmonaire 0,7
Radiographie du crâne (Le crâne est une structure osseuse ou cartilagineuse de la tête, caractéristique des crâniates (dont font partie les vertébrés). Le rôle principal du crâne est de...) 2
Radiographie de l’abdomen (L’abdomen désigne une partie du corps humain ou du corps d'un animal.) 3
Scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du verbe anglais to scan, signifiant « balayer » dans le sens de « parcourir une...) du crâne 27
Urographie 20
Scanner du corps entier 160
Transit oesogastroduodénal 90

Doses délivrées lors des examens les plus courants en radiodiagnostic

La radiothérapie externe est un des traitements de base des cancers. On utilise généralement des rayonnements de haute énergie émis par des sources de cobalt radioactif 60Co ou par des accélérateurs. Dans certains traitements dits de curiethérapie, un corps radioactif est placé, soit au contact immédiat des tissus à irradier, soit implanté sous forme d’aiguilles radioactives (iridium, césium). Les doses classiquement administrées sont élevées (40 à 80 Gy) et espacées dans le temps pour permettre aux tissus sains de se régénérer. Les techniques d'implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) définitive de grains radioactifs (iode, palladium) sont en expansion.

La médecine nucléaire (La médecine nucléaire est l'ensemble des applications médicales des radiotraceurs, ou sources radioactives non scellées.) utilise des isotopes radioactifs pour l’exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) de l’organisme humain. Elle consiste à injecter un isotope radioactif qui se fixe dans la partie à explorer et de réaliser une image à l’aide d’une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) à scintillation (scintigraphie).

Les isotopes utilisés sont l'iode 131I pour l’exploration fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent...) de la thyroïde et surtout le technétium 99mTc dont l’intérêt est sa courte période (T = 6,02 h) ce qui minimise les équivalents de dose administrés.Il peut être obtenu à partir de molybdène 99mMo par un appareil à élution.

L'exploration fonctionnelle d'organes tels que le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de...) utilise la tomographie à émission de positons. L'isotope utilisé est souvent le fluor (18F, de période 2 h) injecté sous une forme liée à un sucre : l'activité cérébrale consomme du glucose et les zones les plus sollicitées par une tâche seront visualisées par une gamma-caméra.

Exploration Equivalent de dose (mSv/mCi )
Vessie 0,85
Estomac (L’estomac (en grec ancien στόμαχος) est la portion du tube digestif en forme de poche, située entre l’œsophage et le duodénum. L’estomac...) 0,51
Intestin 2,3
Thyroïde 1,3
Ovaires 0,3
Testicules 0,09
Moelle osseuse 0,17
Corps entier 0,11

Equivalents de dose après injection de 99mTc pour différentes explorations

Les méthodes de mesure industrielles

Du fait de leur forte profondeur de pénétration et de leurs interactions avec la matière, les rayonnement ionisants sont utilisés pour effectuer des mesures.

Gammagraphie
C’est une technique de radiographie industrielle utilisant une source de rayonnements gamma. Elle consiste à placer la pièce à radiographier entre la source de rayonnements et un film photographique contenu dans une cassette souple ou rigide. Après un temps d’exposition dépendant de la nature et de l’épaisseur du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) radiographié, le film est développé et révèle les défauts existant éventuellement à l’intérieur de la pièce. Les domaines d’utilisation sont nombreux ( chaudronnerie, fonderie (La fonderie est l'un des procédés de formage des métaux qui consiste à couler un métal ou un alliage liquide dans un moule pour...), industrie du pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le pétrole fournit la quasi...), construction navale et aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.) ).
Radioéléments utilisés :
  • 60Co : émetteur gamma d’énergies de 1,17 et 1,33 MeV (15 % des appareils)
  • 192Ir : émetteur gamma d’énergies comprises entre 200 et 600 keV (80 % des appareils )
Types d’appareils
  • Les appareils portatifs sont les plus répandus. Ils contiennent des sources de 2 à 5 TBq de 192Ir. Ils ont été à l’origine de plusieurs accidents (blocage de la source en position d’irradiation, perte de la source).
  • Les appareils fixes équipés de source de 60Co de plusieurs centaines de TBq sont réservés au contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de fortes épaisseurs. Ils sont généralement installés dans des casemates de tir.
Radiographie X
Son principe est le même que pour la gammagraphie, la source de photons étant remplacée par un générateur de rayons X. Les différences de potentiel utilisées vont de 50 keV à plusieurs MeV. Ce type de technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) est par exemple utilisé pour l'inspection des bagages dans les aéroports.
Neutrographie
Elle peut être effectuée grâce à un faisceau neutronique issu d’un réacteur (Un réacteur peut désigner :), d'un accélerateur d'ions ou d’une source de 252Cf (émetteur de neutrons). Elle est utilisée pour le contrôle des matériaux hydrogénés.
Spectrométrie et diffractométrie
voir les articles Spectrométrie de fluorescence X (La spectrométrie de fluorescence X (SFX ou FX, ou en anglais XRF pour X-ray fluorescence) est une méthode d'analyse chimique élémentaire utilisant une propriété physique de la matière, la...), Diffractométrie de rayons X.
Jauges
Le principe des jauges est basé sur la loi de l’atténuation (Perte d'intensité et amplitude d'un signal...) des rayonnements (loi de Beer-Lambert)
  • Jauges de niveau : elles indiquent la présence ou l’absence de matériau sur le trajet horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche...) du faisceau (source et détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la...) placé de part et d’autre du matériau ). Les sources utilisées sont des émetteurs bêta ou gamma selon l’épaisseur et la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le...) du matériau à mesurer. Elles sont utilisées pour le contrôle des réservoirs de liquides, des silos (sable, grains, ciment… )
  • Jauges d’épaisseur : Si le matériau est de densité constante, l’intensité du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes...) reçu par le détecteur sera fonction de l’épaisseur de celui-ci. Elles sont utilisées pour la mesure en continu de produits en feuilles : papiers, tissus, caoutchouc, ….
Applications reposant sur le principe d’ionisation (L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome - ou la molécule - en perdant ou en...) des gaz
  • Elimination de l’électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité...) statique : L’utilisation de sources de 241Am (émetteur gamma ), sous forme de rubans placés en fin de machines de production de papiers, plastiques, textiles synthétiques, etc. à quelques millimètres du matériau permet en rendant l’air avoisinant conducteur, de supprimer l’accumulation d’électricité statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :).
  • Détecteur de fumée (La fumée, parfois appelée boucane en Amérique du Nord, est un nuage de particules solides émis par un feu ou un échauffement mécanique. Ces particules sont principalement de la suie (du carbone imbrûlé),...): Deux chambres d’ionisation sont disposées en série : l’une servant de témoin, l’autre, grillagée, en contact avec l’air ambiant. Dans chacune de ces chambres, une petite source de quelques KBq de 241Am donne naissance à un courant constant. Si des particules de fumée pénètrent dans la chambre ouverte, elles entraînent une variation du courant qui déclenche un signal d’alarme. Il y a en France 3 millions et demi de détecteurs de fumée basés sur ce principe.
  • Traceurs radioactifs industriels : Le principe du traçage est le marquage de quelques individus d’une population permet l’étude du comportement global de cette population. Les traceurs radioactifs sont particulièrement performants car ils marquent l’entité élémentaire qu’est l’atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps...) et permettent une détection facile.
    Exemples d'utilisation :
    • Marquage d’un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) ou d’un gaz par un émetteur gamma permettant la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) de fuites sur des canalisations
    • Marquage d’une pièce de moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une...) permettant grâce à la mesure de la radioactivité de l’huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélangent pas à l'eau, mais, est cependant...) de graissage d’évaluer l’usure des constituants.

Destruction de germes par irradiation

Radioconservation des denrées alimentaires

Actuellement en plein essor, la radioconservation des denrées alimentaires utilise le rayonnement gamma du 60Co ou des électrons accélérés. Elle n’induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).), bien entendu, aucune radioactivité au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du...) des aliments. Elle a pour effet :

  • Augmentation de la durée de conservation des aliments par le ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position déviée qui ne peut être franchie à la vitesse normale de la ligne.) de la maturation, de la germination, par réduction du nombre de microorganismes responsables de détériorations,
  • Elimination des insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office...) nuisibles dans les denrées stockées (céréales, farines, fruits, poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et le Bélier à l'est. Bien qu’assez grande,...) séchés).
  • L’assainissement (L’assainissement est un processus par lequel des personnes peuvent vivre dans un environnement plus sain ; pour cela, des moyens physiques, institutionnels et sociaux sont mis en...) bactérien par destruction de microorganismes pathogènes (volailles, œufs ).

Les doses utilisées sont de l’ordre de 102 à 104 Gy.

Stérilisation

La radiostérilisation du matériel médico-chirurgical par rayonnement gamma (25 kGy ) peut s’effectuer sur le matériel déjà placé dans son emballage définitif.

Production d'électricité

Les centrales nucléaires ne constituent qu'un élément de la production d'électricité. Celle-ci comporte trois stades :

  • préparation des éléments combustibles,
  • fonctionnement des centrales,
  • retraitement du combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion.).
Préparation du combustible
Elle se fait en plusieurs étapes :
  • extraction du minerai d'uranium,
  • concentration et raffinage,
  • transformation afin d'obtenir des sels d'uranium (uranate, nitrate d'uranyle),
  • enrichissement en 235U par diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de « vaporisation » (diffuseur d'un...) gazeuse après transformation en hexafluorure d'uranium gazeux,
  • fabrication des éléments combustibles.
Ces opérations se font en milieu contrôlé et n'entraînent normalement pas d'exposition pour les personnes, sauf accident. Pour les travailleurs, la phase la plus critique est l'extraction du minerai qui entraîne une exposition interne par inhalation de poussières et de 222Rn.
Fonctionnement des centrales nucléaires
  • Produits de fission : La fission nucléaire (La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau qui contient beaucoup de nucléons, tels les noyaux d'uranium et de plutonium) est divisé...), véritable explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette...) du noyau, donne naissance à :
    • des fragments de fission (généralement 2),
    • des neutrons (2 ou 3),
    • de l'énergie (200 MeV en moyenne).
Les produits de fission sont pour la plupart radioactifs, émetteurs bêta ou gamma.
  • Produits d'activation : L'action des neutrons sur les matériaux de gainage du combustible, les impuretés des fluides de refroidissement et les divers éléments de structure donne, naissance à des produits d'activation (Activation peut faire référence à :) radioactifs de nature et de période diverses. Un réacteur fonctionne en circuit fermé, mais le fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans...) du circuit primaire est contaminé par les produits d'activation et des produits de fission échappés des gaines métalliques contenant l'uranium et dont certaines peuvent devenir défectueuses. Les purges, vidanges et opérations de maintenance produisent des effluents gazeux (gaz rares, iodes) et liquides qui sont dispersés dans l'environnement directement ou après traitement, mais de toute façon de manière strictement contrôlée.
Retraitement du combustible
Chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) une partie du combustible est retirée du cœur du réacteur et retraitée après une période de décroissance de plusieurs années. Ce retraitement est destiné à réduire le volume, récupérer des matières réutilisables (plutonium, uranium 235). Pour ce faire, les gaines sont cisaillées, le combustible dissout dans l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) nitrique puis traité par différents solvants. Ces opérations libèrent une certaine quantité d'effluents gazeux et liquides.

Conclusion

Pour conclure, il semble intéressant de présenter une vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) synthétique des principales sources d'exposition de l'homme avec les équivalents de dose correspondants. Il ne faut pas perdre de vue qu'il s'agit de valeurs moyennes et que certains groupes d'individus (travailleurs de l'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), populations habitant dans certaines régions etc.) sont exposés à des équivalents de dose plus importants.

Radioactivité Exposition interne Exposition totale
Radioactivité naturelle 0,94 1,64
Irradiation à des fins médicales 0,015 0,8
Essais nucléaires 0,02 0,04
Energie d’origine nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) 0,015 0,02
total 0,99 2,5

Inventaire général des engagements de dose (mSv/an) pour un individu moyen.

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