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NATURE ET ACTION DES RAYONNEMENTS RADIOACTIFS DETECTION ET PROTECTION DE LA
RADIOACTIVITE.
Définition de la radioactivité et nature des rayonnements : Les atomes qui constituent la matière sont en général stables, mais certains d'entre eux se transforment spontanément en émettant des rayonnements qui emportent de l'énergie.Cela s'appelle la radioactivité alpha. On distingue 3 types de rayonnements correspondant à 3 formes de radioactivité :
La radioactivité gamma à la différence des 2 précédentes, n'est pas liée à une
transmutation du noyau. Elle se produit par l'émission d'un rayonnement
électromagnétique, comme la lumière visible ou les rayons X mais plus énergétique.
Cette radioactivité peut se manifester seule ou en accompagnant la radioactivité alpha
ou béta. (Retour) Lorsqu'un noyau se transforme par émission radioactive, on dit qu'il y a une
désintégration. Ainsi, l'activité d'un corps radioactif correspond au nombre de
désintégrations de ses atomes en une seconde; elle se mesure en Becquerels.
1 Ci = 3,7 * 1010 bq, soit 37 milliards de
désintégrations/seconde. (Retour)
Une chambre à bulles comprend :
On utilise des chambres à hydrogène liquide ou des chambres à
liquides lourds (propane). Elles permettent ainsi d'obtenir des renseignements sur la
charge , la masse, la vitesse des particules et leur mode de désintégration.
Les particules traversent la chambre perpendiculairement aux plaques et ionisent les gaz, laissant ainsi des traces latentes durant 1 à 2 µs. Ainsi des étincelles éclatent aux endroits où sont passés les particules. Elle a surtout été utilisée dans les années 1960/1970.
Toutes les données sont ensuite traitées par ordinateur. (Retour)
Si une particule possède une énergie cinétique suffisante, celle-ci va agir sur les atomes qu'elle va traverser, leur arracher des électrons et ainsi créer des ions. Toutefois cette ionisation va dépendre de la charge, de la vitesse et de la masse de cette particule. Le principe de la radioactivité se résume donc à une
ionisation qui peut être soit directe pour les électrons et les particules , soit
indirecte pour les photons et les neutrons. Particules à ionisation directe Celles-ci sont constituées d'un noyau d'hélium portant une charge positive de 2 protons, ce qui a pour conséquence d'attirer les électrons. Ainsi cette particule produit une forte ionisation: de 2 à 5000
paires d'ions par millimètre cube dans l'air atmosphérique.
Elles sont de 2 types : les électrons ordinaires, (béta - ) , périphériques de l'atome, et les positrons , électrons positifs, (béta + ), extrêmement rares et qui ne seront donc pas étudiés ici. La particule béta - possède une charge négative capable d'arracher un électron à l'atome qu'il traverse. Toutefois, son pouvoir ionisant reste au-dessous de celui d'une particule alpha. Dans l'air atmosphérique, elle ne produit que 4 à 20 paires d'ions par millimètre cube. Par sa charge électrique, la particule béta - est facilement arrêtée et son action biologique se limite surtout aux
radionucléides fixés dans l'organisme par ingestion.
Particules à ionisation indirecte Ayant une masse nulle et étant électriquement neutre, les photons gamma ne provoquent pas une ionisation directe. Toutefois, la puissance de pénétration et de diffusion est énorme : au cours d'une explosion nucléaire, cette particule peut couvrir une distance de 1 à 3 km, et traverser tous les corps qu'ils soient liquides, solides ou gazeux. A ces distances, le corps humain, mais aussi jusqu'à 40 cm de
plomb, peuvent être aisément traversés. On appelle demie-épaisseur , ou épaisseur de
demie absorption , l'épaisseur du matériau à traverser pour que la moitié des
particules du faisceau incident soient absorbées.
Ces particules neutres, possèdent une masse et n'ont pas d'action électromagnétique. Elles n'agissent sur les noyaux que par interaction forte. Le pouvoir de pénétration de ces rayonnements est très puissant et très agressif pour le corps humain. Ainsi, lors d'une explosion nucléaire, la propagation de ces particules couvre de un à plusieurs km. (Retour) Tous ont en commun de chasser les électrons périphériques de l'atome, ce qui entraîne la formation de " cations " , ou de groupes d'atomes qui possèdent des électrons célibataires et qui sont appelés " radicaux libres ". L'action des radiations va en premier lieu porter
sur les molécules d'eau dont l'homme est constitué à 90 %. La formation d'un radical
libre se déroule selon le schéma suivant (radiolyse de l'eau) : H2O -- Irradiation --> HO* + H* avec
H*, HO* : radicaux libres Les molécules d'eau sous l'influence d'une excitation ou d'une ionisation vont se dissocier pour former un radical OH* et un radical H* Ces radicaux sont alors extrêmement réactifs et donc nocifs car
ils produisent des phénomènes de réduction et d'oxydation qui modifient la structure
cellulaire, ce qui se traduit sur une molécule d'ADN par des mutations ou bien la mort
cellulaire dans le pire des cas. Toutefois, si les expositions sont légères et espacées, les
lésions pourront être réparées. Dans le cas contraire, il y aura saturation cellulaire
et la réparation ne sera plus possible. Les conséquences sont alors de deux types:
IL faut d'abord se protéger d'une irradiation émise par une source extérieure au corps. L'irradiation est dangereuse seulement pendant le temps d'exposition. La contamination est plus sournoise : Elle peut être extérieure , par dépôt de matière radioactive sur les vêtements ou la peau . Elle peut être interne par ingestion ou inhalation de
matières radioactives.La contamination se prolonge alors tant que la substance est
présente. (Retour) La protection proprement dite se fait à 3 niveaux :
La radioprotection regroupe l'ensemble des recherches, travaux et techniques concernant les moyens de prévenir et de réparer les effets néfastes des rayonnements ionisants. La radioprotection médico-légale consiste à protéger les
travailleurs radiosensibles (maladies du sang...) et les femmes enceintes des rayonnements
radioactifs. Une série d'examens (hématologie : propriétés physiques et chimiques du sang, ophtalmologie, radiotoxicologie et spectrographie ( du corps entier) est pratiquée à toute personne embauchée qui sera exposée aux rayonnements. Sur les postes de travail; les manipulateurs et les responsables
sont médicalement formés en cas d'incident. Les "normes de sécurité" qui
correspondent aux doses considérées comme supportables sont périodiquement révisées
grâce à l'évolution des connaissances. Trois règles contrôlent la limitation des
doses individuelles et collectives :
En cas d'incident nucléaire, un plan d'urgence interne est
activé. Il permet la mise en place des moyens nécessaires pour :
Si l'incident est considéré comme assez grave, un Plan
Particulier d'Intervention (P.P.I) est activé. Il permet l'évacuation de la population
dans un rayon de 5 km et son confinement dans un rayon de 10 km. Certains produits peuvent
être interdits à la consommation. Si l'accident de Tchernobyl, en 1986, a fait tant de victimes c'est parce que la plupart des mesures n'ont pas été respectées. En 1993, 477 incidents mineurs (anomalies de fonctionnement ou incidents susceptibles de développement ultérieur) ont été déclarés en France. Selon un rapport du professeur Rasmusen (U.S.A), il y aurait un sinistre provoquant la mort de 10 personnes tous les 3 millions d'années. (Retour) L'action d'un rayonnement se limite principalement à une ionisation. Or, le nombre de paires d'ions formés est sensiblement proportionnel à l'énergie absorbée. Unités de mesure
Il a donc été mis en place une unité de mesure basée sur des
observations médicales et biologiques et fondée sur des facteurs arbitraires. Cette unité s'obtient en multipliant la dose absorbée (rad) par
deux facteurs; le Facteur Qualité (FQ) et le Facteur Distribution (FD). On a donc : ED(rem) = D(rad) x FQ x FD Le Facteur Qualité est pris arbitrairement à 1 pour les photons
et les électrons et à 10 pour les particules alpha les plus destructives. Le Facteur Distribution vaut 1 lorsque l'on a affaire à des
radionucléides répartis uniformément dans l'organisme comme le potassium 40; 5 pour des
radionucléides répartis irrégulièrement dans l'organisme.
Quelques ordres de grandeur
A l'imprécision de l'équivalent de dose vient s'ajouter le problème du milieu naturel. En effet, nous sommes constamment soumis à une irradiation naturelle, dite "de base" qui provient principalement des rayonnements cosmiques du soleil et de la radioactivité de l'écorce terrestre. (Retour)
Ces rayonnements varient aussi en fonction de l'altitude et du
milieu géologique pouvant atteindre ainsi dix fois plus que la normale. De plus,
certaines radiations artificielles comme l'accumulation de radon dans une maison,
l'exposition prolongée devant un téléviseur ne peuvent pas toujours être pris en
compte. Ainsi des populations soumises à une radioactivité plus faible ou plus forte que
la normale réagissent plus ou moins fortement à une irradiation, ce qui ne permet pas
des évaluations précises. (Retour)
Il s'agit du problème de diversité de réponse chez une population à un rayonnement
radioactif. Il faut toutefois préciser qu'une exposition peut se traduire soit par une
irradiation (exposition à une source radioactive extérieure et limitée dans le temps)
soit par une contamination (fixation de particules radioactives dans l'organisme) externe
(formation de dépôts sur la peau ou dans les cheveux) ou interne (ingestion de
radionucléides).
Quelques conséquences sur l'organisme vivant après une irradiation : Doses (Sv) : Effets (dose unique)
Causes et conséquences Les principales causes de la pollution radioactive de la biosphère sont les essais atmosphériques d'armement nucléaire. Pourtant, depuis le traité de 1962 interdisant ce type d'expérimentation, plusieurs états l'ont mis en uvre et l'on observe une baisse considérable de la pollution nucléaire. Par ailleurs, beaucoup de préoccupations sont apparues depuis
liées au développement de l'industrie électronucléaire, préoccupations qui mettent en
cause les effets biologiques, les risques écologiques et le temps des radiations. Tout
ceci étant dû aux déchets radioactifs et surtout ceux rejetés sous forme diluée dans
les eaux continentales et marines. Les mines d'uranium qui présentent des risques pour les mineurs à cause d'un gaz radioactif mais aussi les roches dites "stériles" pouvant provoquer une pollution des eaux de surface font partie des causes de pollution. Les réacteurs électronucléaires les plus utilisés : les
réacteurs à eau pressurisée contaminent l'air et l'eau. Ces réacteurs fonctionnent par
refroidissement grâce à de l'eau sous pression; or, ayant fréquemment des ruptures de
tuyauteries, l'eau est contaminée et déversée dans les eaux naturelles. Par ailleurs, les problèmes de contamination de l'environnement proviennent plus particulièrement des usines de retraitement des combustibles. En France, par exemple nous avons l'usine de retraitement de "La Hague" qui à elle seule a le droit de rejeter plus de radioactivité que toutes les centrales électronucléaires de la planète réunies; ceci étant expliqué par sa position géographique et climatique. Toutes les usines ont pour but de séparer la matière non
brûlée radioactive et le plutonium des déchets radioactifs pour pouvoir ensuite les
acheminer dans différents lieux selon leurs radioactivités. En outre les techniques ne
sont pas efficaces à 100% ce qui laisse encore présager une pollution de l'air et de
l'eau. La quantité considérable de déchets radioactifs est dû au développement de l'énergie atomique. Dès 1980 on a vu apparaître aux Etats-Unis une forme de retraitement des déchets qui consiste à mettre en piscine des conteneurs contenant des produits radioactifs. La pollution nucléaire se traduit donc par une hausse de la quantité d'irradiation reçue par l'homme aussi bien intérieurement qu'extérieurement. Pour l'espèce humaine, les risques de contaminations biologiques sont très importants dû aux retombées radioactives mais aussi aux rejets des déchets dans l'eau; et -(comme tout le monde en a entendu parler) - à l'accident de Tchernobyl, qui a contaminé tout le paysage sur au moins 30 km de rayon. Par ailleurs, la pollution des sols les laisse inhabitable
pendant plusieurs décennies. (Retour) Le problème majeur des déchets est leur retraitement et leur
masse considérable. Une solution provisoire a été trouvée par le C.E.A
(Commissariat à l'Energie Atomique) en France pour faire face au volume très important
des déchets radioactifs. Cette solution consiste à déshydrater les effluents et à
insolubiliser les déchets qu'ils renferment par vibration à haute température dans de
la pâte de verre. Les cylindres de verre sont alors stockés dans les conteneurs sous des
couches profondes en sous-sol. Il y a aussi une autre forme de stockage; le stockage en tumulus,
c'est à dire que les déchets sont enrobés dans du bitume puis mis en fûts. Ensuite on
déverse, sur l'empilement, du gravier et ceux dont le conditionnement ne suffit pas sont
enrobés de béton (deuxième couche).Cependant Il faudrait une surveillance prolongée en
fonction de leur période radioactive et de la contamination du site (300 ans). Les déchets d'uranium et de plutonium sont traités physiquement
et chimiquement puis stockés dans des conteneurs en attendant d'être réutilisés.
Cependant la durée radioactive des déchets étant très importante pour certains
produits, il faudra trouver une solution plus appropriée et détruire physiquement ces
déchets car on ne peut pas assurer l'étanchéité des fûts sur de telles durées. Ainsi ce problème de pollution fait l'objet d'une recherche
permanente de façon à réduire le volume d'activité des déchets nucléaires. Nous ne
pouvons protéger la population, pour le moment, que par le respect des règles de
sécurité nucléaire et la maîtrise de la gestion des déchets. (Retour) |
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