c) La radioactivité

Pour expliquer la radioactivité, nous avons pensé réaliser un sondage auprés de nos camarades lycéens afin de receuillir les principales questions relatives sur ce sujet. 

Les questions qui sont revenues le plus souvent sont : 

Qu'est-ce que la radioactivité ?

Un corps radioactif est un corps qui émet de l'énergie, sous la forme d'un rayonnement. La lumière du soleil est un rayonnement. Quand vous passez une radiographie, vous recevez des rayons X, quand vous utilisez votre téléphone portable, celui-ci émet un rayonnement. Un morceau de minerai d'uranium émet un rayonnement naturel spontanément, on dit qu'il est radioactif.

Est-ce dangereux ?

Notre expérience du rayonnement solaire nous fait entrevoir qu'à dose raisonnable, le soleil est agréable et même nécessaire à notre développement, mais qu'à dose trop importante il nous brûle la peau, et, sur le long terme, la répétition des expositions peut être source de cancers de la peau. De manière générale, les rayonnements ne sont, ex abrupto, ni bons, ni mauvais ; la seule question c'est la dose de rayonnement que vous recevez. Vous êtes sur la plage, vous sortez de l'eau, vous frissonnez, vous vous allongez au soleil, quelle douceur ! Mais si le soleil avait une commande de puissance et qu'on multiplie par 100 la puissance du soleil, vous seriez réduit en un petit tas de cendre en quelques secondes.

Si vous pique-niquez exceptionnellement sur un tas de gravats issus d'une mine d'uranium en Bretagne, vous subissez 20 fois la radioactivité naturelle pendant une heure (source Criirad), et les conséquences sur votre santé sont nulles. Si vous buvez régulièrement l'eau de la source en contrebas du tas de gravats, les conséquences sur votre santé ne sont probablement pas nulles, mais vous ne le saurez que dans une ou plusieurs dizaines d'années.

Si vous restez pendant une heure à un mètre de distance d'une petite ampoule de césium radioactif utilisée en radiothérapie, accidentellement sortie de son blindage, vous mourrez (accident de Goiânia au Brésil). Si vous restez à un mètre de distance de combustible nucléaire usé en provenance d'une centrale nucléaire et stocké depuis 50 ans, vous recevez un dose mortelle de radiation en moins d'une heure. Si vous absorbez quelques millionièmes de gramme de polonium - on se souviendra de l'empoisonnement d'Alexandre Litvinenko, ancien agent des services secrets russes - vous mourrez en quelques jours.

Y-a-t-il de la radioactivité chez moi ? 

La radioactivité est un phénomène naturel. Dans la nature on trouve partout, dans les sols, dans l'eau, des éléments radioactifs, principalement de l'uranium et du thorium. L'uranium, tout le monde connaît, au moins de nom, car il est lié à l'énergie nucléaire, et aussi à la bombe atomique. Le thorium est moins connu, il est pourtant 4 fois plus abondant que l'uranium et fait l'objet d'applications industrielles. On trouve dans le sol (oui le sol de votre jardin) de l'ordre de 2 g d'uranium par tonne de terre et 4 fois plus de thorium ; dans l'eau de mer 3 mg par mètres cube. 

Pour vous faire une meilleure idée, 500 m² de jardin sur 5 mètres de profondeur contiennent de l'ordre de 7,5 kg d'uranium. Et par voie de conséquence, les murs des maisons, les briques, le béton, dont les matières premières viennent du sol, contiennent aussi des composants radioactifs - plus ou moins selon la nature des matériaux, et selon leur provenance géographique. L'air contient aussi des gaz radioactifs naturels comme le radon  et aussi des particules radioactives, par exemple des particules issues de la combustion du charbon.

Comment on détecte la radioactivité ?

compteur-geiger.jpgTous le monde sait, grosso modo, ce qu'est un compteur Geiger ; ça sert à mesurer la radioactivité. Vous pouvez en acheter un dans le commerce pour quelques dizaine d'euros. A la lecture du paragraphe précédent, vous vous dites qu'en approchant un compteur Geiger de votre corps, le potassium radioactif qu'il renferme devrait le faire "biper à mort". Eh bien non ! souvenez vous, le potassium est un émetteur bêta et les rayons bêta sont arrêtés très rapidement, en quelques millimètres dans le corps. Le capteur même du compteur Geiger (une capsule en verre le plus souvent) ne laisse passer que les rayons bêta les plus puissants, et pas du tout les rayons alpha. Nous en resterons là pour l'instant, l'essentiel étant de comprendre qu'un compteur Geiger ne mesure qu'une partie de la radioactivité, essentiellement les rayons gamma. Il reste néanmoins un très bon indicateur, car en cas de pollution nucléaire, ou d'accident, comme à Tchernobyl, de nombreux éléments radioactifs de toutes sortes sont libérés, dont forcément des émetteurs de rayons gamma, que le compteur Geiger détecte facilement.

 

Combien de temps un produit radioactif reste-t-il radioactif ?

Cette question est au centre des débats sur le stockage des déchets. Pour bien comprendre prenons un exemple simple, celui de l'uranium naturel. Supposez que vous ayez 1 kg d'uranium pur sur votre table (c'est un petit cube de 3,7 cm de côté). Il émet des rayons alpha. Au bout de 4,5 milliards d'année, la moitié des atomes d'uranium se sont désintégrés. On dit que la demi-vie de l'uranium est de 4,5 milliards d'années. La demi-vie du plutonium, présent dans le combustible usé des centrales nucléaires, est de 24 000 ans.

Le mot désintégré est un peu trompeur, car les atomes ne disparaissent pas mais se transforment, ou transmutent pour faire référence au rêve des alchimistes de transmuter du plomb en or. Donc au bout de 4,5 milliard d'années la moitié de votre cube d'uranium s'est transformé en un autre élément. Il se trouve que cet élément est lui même radioactif, et qu'il se mutera à son tour en un autre élément, lui même radioactif, et ainsi de suite, jusqu'à obtenir une transformation en un élément non-radioactif, du plomb en l'occurrence, en ce qui concerne l'uranium. Plus la demi-vie d'un corps radioactif est longue, moins il est actif, plus sa demi-vie est courte plus il est actif, plus il "crache" de rayonnement, pour parler familièrement.

 

Tous les corps radioactifs rayonnent-ils de la même manière ?

 Non il y a plusieurs types de rayonnements radioactifs. Certains corps radioactifs émettent un rayonnement d'une nature voisine des rayons X utilisés en radiologie, ce sont des rayons gamma, appelés aussi photons gamma (un photon est un grain de lumière).  Ils sont très pénétrants, il faut des épaisseurs de béton de plusieurs mètres pour les arrêter. D'autres émettent des électrons qui ne parcourent que quelques centimètres dans l'air ; ce sont lesrayons bêta, on dit aussi particules bêta. D'autres enfin émettent un groupe de deux neutrons et deux protons (on appelle ça un hélion) ; ce sont les rayons alpha, appelés aussi particules alpha. Ils sont arrêtés par une simple feuille de papier. Certains corps radioactifs, par exemple du minerai d'uranium, émettent plusieurs type de rayonnement à la fois.

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