Le nucléaire
Radioactivité et énergie
Le 13/09/2010Les planètes, l'air, l'eau, les rochers, les êtres vivants... Tout, dans l'univers,
est composé d'atomes, les constituants élémentaires de la matière. Ceux-ci contiennent, tous, les mêmes particules, mais en quantités variables, qui déterminent leurs propriétés et notamment leur éventuelle radioactivité. Présentation d'un phénomène naturel.
© Keblow
Atomes, noyaux, isotopes : une grande famille
Chaque atome est constitué :
• d'un noyau, composé de protons et de neutrons (particules portant une charge électrique, positive pour les protons, neutre pour les neutrons) ;
• d'électrons qui gravitent à très grande vitesse autour du noyau.
C'est le nombre de protons qui donne à l'atome ses propriétés chimiques et fixe son appartenance à un élément chimique. Par exemple, tous les atomes qui possèdent 53 protons sont des atomes d'iode, ceux qui en ont 92 sont des atomes d'uranium.
Deux atomes ayant le même nombre de protons, mais un nombre de neutrons différent, sont des isotopes. Leurs propriétés chimiques sont identiques ; seules leurs propriétés physiques diffèrent.
Pour différencier les isotopes, on accole la somme des protons et des neutrons au nom de l'élément. Par exemple, l'uranium 235 contient 92 protons et 143 neutrons (235 = 92 + 143) et l'uranium 238 contient 92 protons et 146 neutrons (238 = 92 + 146).
Il existe des isotopes stables qui restent identiques à eux-mêmes indéfiniment. Mais certains sont instables et, pour parvenir à la stabilité, ils se désintègrent progressivement en émettant une ou plusieurs particules, et donc de l'énergie sous forme de rayonnements. C'est ce que l'on appelle la radioactivité.
Au fur et à mesure que les atomes se désintègrent, la radioactivité d'un élément diminue : c'est ce qu'on appelle la décroissance radioactive. Le temps au bout duquel la radioactivité a diminué de moitié s'appelle la période radioactive. Chaque élément a une période qui lui est propre, elle varie de quelques fractions de seconde à des milliards d'années.
Quelques exemples :
• l'oxygène 15 : 2 minutes ;
• l'iode 131 : 8 jours ;
• le carbone 14 : 5 730 ans ;
• l'uranium 238 : 4,5 milliards d'années.
Un phénomène naturel
Nous vivons en permanence, et depuis toujours, dans un environnement naturellement radioactif : on parle de radioactivité naturelle. Toute la matière de l'univers est ainsi constituée naturellement d'une petite proportion d'atomes radioactifs : notre corps lui-même est donc faiblement radioactif. Plus des deux tiers de la radioactivité à laquelle nous sommes exposés chaque année est d'origine naturelle.
Celle-ci varie selon :
• la nature du sol : des matériaux radioactifs sont présents dans le globe terrestre depuis sa formation. Les régions granitiques ont une radioactivité naturelle plus élevée ;
• l'altitude : plus on monte en altitude et plus on est soumis au rayonnement cosmique.
Des applications nombreuses et maîtrisées
La radioactivité a beaucoup d'applications dans la vie courante :
• pour produire de l'énergie (dans des centrales nucléaires) ;
• à des fins médicales, pour soigner des malades (c'est la radiothérapie) ou pour procéder à des examens (c'est le principe de l'IRM) ;
• en archéologie, pour dater des vestiges ;
• ou encore pour des utilisations industrielles (mesures, conservation d'aliments...).
C'est ce qu'on appelle la radioactivité artificielle. 28 % du total des expositions humaines à des rayonnements ionisants proviennent du domaine médical (examens et traitements).
Les effets de la radioactivité sur l'organisme humain dépendent de la dose de rayonnements reçue. Notre corps, lui-même faiblement radioactif, peut recevoir une petite quantité de radioactivité supplémentaire sans dommages (c'est le cas chaque fois que nous voyageons en avion ou que nous séjournons en montagne). Des doses importantes peuvent se révéler nuisibles pour la santé, entraînant des malaises, des troubles plus durables, des maladies graves, voire mortelles, selon l'intensité du rayonnement absorbé, sa zone d'impact et la durée d'exposition.
• le rayonnement α (alpha), formé de particules comportant 2 protons et
2 neutrons, dont la portée dans l'air est de quelques centimètres. Ces particules sont arrêtées par une simple feuille de papier ;
• le rayonnement β (bêta), formé d'électrons, qui parcourt quelques mètres dans l'air. Il suffit d'une feuille d'aluminium, d'une vitre ou d'une planche de bois pour l'arrêter ;
• le rayonnement γ (gamma), rayonnement électromagnétique, beaucoup plus pénétrant (il parcourt plusieurs centaines de mètres dans l'air), est de même nature que les rayons X. De fortes épaisseurs de plomb ou de béton sont nécessaires pour l'atténuer.
