Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Rayonnements et radioactivité
Septembre 2012 1
1. Les rayonnements sontpartout
Les rayonnements sont une réalité quotidienne etomniprésente.On distingue les sources, d'une part de rayonnementsionisants, d'autre part de rayonnements non ionisants.ionisants, d'autre part de rayonnements non ionisants.On distingue également sources artificielles etnaturelles de rayonnements.
Septembre 2012 2
2. Les sources de rayonnements ionisants: artificielles etnaturelles.
c
a
bd)
d
Sources naturelles ≈ 2/3
Image: Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire
≈ 30%
a) Rayonnements cosmiqueb) Rayonnements terrestre et bâtiments (matériaux de construction),c) Rayonnement du corps humain
Sources artificielles ≈ 1/3
b
f
g
d) Radon (gaz terrestre) ≈ 40%Image: Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Image: Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire(IRSN))
Image: Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
f) Examens et traitements médicaux ≈ 30%g) Autres (industrie…) < 2%
Septembre 2012 3
3. Le rayonnement ionisant
Les atomes instables se désintègrent et émettent des rayonnements ionisants. L'unitéd'activité, égale à une transformation par seconde, est appelée le becquerel.
① Le rayonnement alpha
Il s'agit de petites particules constituées chacune dedeux protons et de deux neutrons.
Le rayonnement bêta
Image: mesure-radioactivite.fr
② Le rayonnement bêta
Il s'agit de petites particules d'électrons libres.
③ Le rayonnement gamma
Ces rayons sont semblables aux rayons X, mais pluspénétrants. Il est possible de les représenter sousforme d'ondes énergétiques
Septembre 2012 4
La durée nécessaire pour que la moitié desnoyaux d’un isotope radioactif soit désintégréenaturellement est appelée demi-vie. Elle changed’une isotope à l’autre. Elle peut aller de quelquesfractions de secondes à plusieurs milliardsd’années.
Exemples de demi-vie:
4. La demi-vie:
La moitié de la moitié de la moitié….
Isotope Demi-vie/période Unité de temps
Technétium-99 6 heures
Iode-131 8 jours
Césium-137 30 ans
Plutonium-239 24000 ans
Uranium-234 245500 ans
Uranium-235 700 millions année
Uranium-238 4.5 milliards année
Demi-vie /période
Quantitéinitiale
0 1
1 ½ ½
2 ¼ ½*½
3 ⅛ ½*½*½
… … …
Septembre 2012 5
Les rayons alpha ont un très faible pouvoir
Les principaux types de rayonnements ionisants émis par les atomes sont les rayonsalpha, bêta et gamma. Ces rayonnements diffèrent par leur capacité de pénétration ducorps.
5. Le pouvoir pénétrant des rayonnements ionisants
Les rayons alpha ont un très faible pouvoirpénétrant. Aussi, les substances émettrices derayons alpha à l'extérieur de l'organisme sont-ellesinoffensives, puisqu'elles sont d'ores et déjà arrêtéespar la peau. Ces substances risquent toutefois des'avérer dangereuses en cas d'introduction dansl'organisme par inhalation ou par ingestion.
Image: Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiverAbfälle (Nagra)
Septembre 2012 6
Les rayons bêta ont un pouvoir de pénétration un peu plus important, puisqu'ils peuventtraverser de 1 à 2 cm de tissu. A l'extérieur de l'organisme humain, les substances émettrices derayons bêta peuvent être dangereuses pour les tissus extérieurs; lorsque ces substancess'introduisent dans l'organisme, elles peuvent avoir un effet préjudiciable sur les organesauxquels elles sont fixées
Les rayons gamma ont un pouvoir de pénétration encore plus important et peuvent traverser
Septembre 2012 7
Les rayons gamma ont un pouvoir de pénétration encore plus important et peuvent traversercomplètement le corps. Ils peuvent donc avoir des effets dommageables sur les organestraversés.
Les rayons-X sont de nature identique à celle des rayons gamma et peuvent également affecterles organes.
Parmi ces derniers figurent:
•le type de rayonnement ionisant auxquelsl'organisme est exposé (rayons alpha, bêta, gammaet rayons X);
Les dommages éventuels infligés à l'organisme humain par les rayonnements ionisantsdépendent d'un certain nombre de facteurs.
6. Les dommages dépendant de plusieurs facteurs
•la situation de la source de rayonnement: àl'intérieur ou à l'extérieur de l'organisme;
•La localisation précise de la source à l’intérieur ducorps, la durée de séjour et le type d'organe quiabsorbe les rayonnements (pour une source derayonnement interne).
Image: Radioaktivität und Strahlenschutz(Martin Volkmer)
Septembre 2012 8
7. Comment déceler un rayonnement ionisant?
La détection des effets des rayonnements ionisants exige des instruments spéciaux.Le compteur Geiger-Mueller p.ex. est un instrument de détection des rayonnementsionisants très sensible.
Différents détecteurs de radioactivité:
Images: Division de la radioprotection Luxembourg
Septembre 2012 9
8. Les unités de mesure de la radioactivité
Les quantités de substances radioactives et les doses de rayonnements ionisants sont mesurées aumoyen de trois unités différentes:
Le becquerel (Bq): exprime l’activité, c’est à dire le nombre de transformations au sein de lasubstance radioactive par seconde
Le gray (Gy): exprime la dose absorbée c’est à dire la quantité de rayonnements ionisantsabsorbée par les tissus du corps humain.
Le sievert (Sv): exprime la dose efficace c’est à dire l’effet biologique du rayonnement ionisant(α, β, γ, …) impliqué
© Yuvanoe
Septembre 2012 10
Dose (mSv) Ordre de grandeur
0.05 Dose reçu lors d’un vol Paris – New York
0.1 Radiographie des poumons
2 Irradiation naturelle annuelle
2-10 Irradiation naturelle annuelle dans des régions avec Radon
10 Scanner du corps entier
9. Exemples d’exposition
10 Limite annuelle pour travailleurs exposés
30 Radiothérapie
250 Limite d’urgence pour sauver des vies humaines sur basevolontaire
670 Dose maximale enregistrée pour un travailleur lors de l’accidentà Fukushima
1000 Apparition de nausées avec vomissement
4500 Dose mortelle pour 50% des personnes exposées si non traité
Bon à savoir: 1mSv = 1 milliSievert = 0.001 Sievert
Septembre 2012 11
10. Effets des rayonnements sur l’organisme
Le corps humain se compose de cellules susceptibles dese reproduire. La reproduction est un processus continu,présent au sein de chaque organisme vivant.
Un rayonnement ionisant qui pénètre dans une celluleUn rayonnement ionisant qui pénètre dans une cellulerisque d'affecter ce processus de reproduction enprovoquant des réactions chimiques anormales.Certaines de ces réactions peuvent aboutir à la mort dela cellule et d'autres à sa survie, mais sous une formemodifiée (mutation).
Image: Radioaktivität und Strahlenschutz(Martin Volkmer)
Septembre 2012 12
a) Effets immédiats (>1Sv)
Si la dose de rayonnements ionisants est très importante et si elle est reçue en un laps de tempscourt, un grand nombre de cellules peuvent mourir immédiatement. Il peut en résulter parexemple des pertes de cheveux ou des brûlures de la peau. Ces effets sont qualifiés d'effetsimmédiats. Lorsqu'ils se multiplient dans l'organisme d'un seul et même sujet, ils peuvent
Les rayonnements ionisants affectent l’organisme humain. Nous distinguons les effets immédiats deseffets tardifs.
Septembre 2012 13
immédiats. Lorsqu'ils se multiplient dans l'organisme d'un seul et même sujet, ils peuventprovoquer sa mort.
b) Effets tardifs
En cas de modification, mais non de destruction des cellules, par exemple suite à l'absorptiond'une dose plus faible ou d'une dose étalée sur une période plus longue, les effets peuventapparaître de nombreuses années après chez la personnes irradiée (cancer) ou chez sesdescendants (effets héréditaires). Il s'agit en l'occurrence d'effets dits tardifs
Le principe de base de la protection contre les rayonnements ionisants consiste à éviter toute exposition.Lorsque cela est impossible, il convient de limiter les quantités reçues des sources externes en observantles règles suivantes:
11. Le principe de base de la radioprotection et les règles d’or
a) Le contrôle de la durée d'exposition b) Le contrôle de la distance de la source
La dose dépend du temps d’exposition.Plus on reste longtemps à coté d’unesource radioactive, plus on reçoit derayonnements.
La dose dépendant de la distance par rapportà la source. Plus on est éloigné de la source,
moins on reçoit de rayonnements.Images: Radioaktivität und Strahlenschutz (Martin Volkmer)
Septembre 2012 14
c. Protection par écrans
Il est indispensable d’utiliser un écran qui arrête ou réduit l'intensité du rayonnementionisant.
① Les rayonnements alpha ne passent pas à travers 50mm d’air ou une feuille de papier.
② Les rayonnements béta sont arrêtés par quelquesmillimètres d’aluminium.
③ Les rayonnements gamma sont les plus puissants. Lepassage à travers une plaque de plomb les amortisconsidérablement.
Image: Nationale Genossenschaft für die Lagerungradioaktiver Abfälle (Nagra)
Image: Radioaktivität und Strahlenschutz (Martin Volkmer)
Septembre 2012 15
Les sources radioactives et les appareils à rayons X doivent être clairementsignalés à l'aide d'étiquettes appropriées portant le symbole international(trèfle) de la radioactivité.
13. Signalisation adéquate
Symbole international de la radioactivitéSeptembre 2012 16
14. Utilisation des rayonnements dans les hôpitaux
a. En diagnostic
La prise de clichés radiographiques implique l'utilisation de faiblesquantités de rayonnements ionisants afin de pouvoir examinerl'intérieur du corps humain.
Chaque exposition aux rayons X à des fins médicales doit êtrejustifiée dans ce sens et limitée autant que possible dans lediagnostic. L'examen radio des os, par exemple, peut nousindiquer s'il y a ou non fracture, son emplacement et sa forme.
Il peut également servir à diagnostiquer certaines maladies (parIl peut également servir à diagnostiquer certaines maladies (parexemple, les tumeurs du poumon).
Image : Universitätsklinik für Radiologie Magdeburg
Image: Radioaktivität und Strahlenschutz(Martin Volkmer)
Septembre 2012 17
b. En thérapie
En outre, les rayons X servent à détruire les cellulesmalsaines du corps. Certaines formes de cancerpeuvent, dans certains cas, être soignés avecsuccès par traitement aux rayons X.
Computed tomographie CT
L'emploi d'un tablier en caoutchouc plombé en guised'écran protège les parties du corps dont l'examenn'est pas nécessaire et qui ne doivent pas êtreexposées aux rayonnements.
Septembre 2012 18
15. La médecine nucléaire:
Actuellement, les médecins utilisent les traceursradioactifs dans un domaine de la médecineconnu sous le nom de "médecine nucléaire" Ilsinjectent une substance radioactive dans le circuitsanguin d'un patient, et suivant les propriétéschimiques de la substance, celle-ci se concentredans certains organes.
Lorsque la substance en question est présente àl'intérieur de l'organe, il est possible, avec une caméraspéciale, de détecter facilement les rayons gammaémis dans l'organisme du patient. En présence d'unetumeur, la concentration du traceur radioactif atteindraun niveau anormal dans les cellules de la tumeur, cequi apparaîtra sur l'image prise par la caméra.Pour réduire les doses d'irradiation du patient, il imported'utiliser des traceurs dont la demi-vie est courte.
Source image: www.mednuc.net
Septembre 2012 19
Rayonnements et radioactivité�Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19