Rayonnements et radioactivité

10 à 12 ans

1Septembre 2012

1. Becquerel : La découverte du rayonnement ionisant

Henri Becquerel, un savant français du 19ème siècle, a découvert que certaines substances telles que l'uranium émettaient un rayonnement naturel. Ce type de rayonnement est appelé rayonnement ionisant. Les substances qui émettent un rayonnement ionisant sont dites radioactives.

Image: Wikipedia L’expérience de Becquerel (animation flash)La démarche scientifique chapitre l'expérience de Becquerel

2Septembre 2012

Le rayonnement alpha, nommé ainsi d'après la première lettre de l'alphabet grec (alpha) est un rayonnement ionisant qui, par exemple, vient heurter la surface de la main, mais ne peut la traverser. En cas d'inhalation ou d'ingestion de substances contenant des rayonnements alpha, les substances émettrices de rayonnements alpha peuvent devenir dangereuses.

Le rayonnement bêta, du nom de la deuxième lettre de l'alphabet grec (bêta), ont un pouvoir de pénétration un peu plus important, puisqu'ils peuvent traverser de 1 à 2 cm de tissu.

Et ensuite, il y a le rayonnement gamma et les rayons X qui vous passe très facilement à travers la main.

Il y a différentes types de rayonnement ionisant: le rayonnement alpha, le rayonnement bêta, le rayonnement gamma et les rayons X. Tous ces rayonnements ionisants affectent le corps humain de différentes façons.

2. Pouvoir pénétrant des rayonnements ionisants

Image: Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra)

Animation flash : Les rayonnements

3Septembre 2012

α. Les rayonnements alpha ne passent pas à travers 50 mm d’air ou une feuille de papier.β. Les rayonnements béta sont arrêtés par quelques millimètres d’aluminium.γ. Les rayonnements gamma sont les plus puissants. Le passage à travers une plaque de plomb les amortis considérablement.

3. Protection par écrans

L’utilisation d’un écran arrête ou réduit l'intensité du rayonnement ionisant.

Image: Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra)

Image : Absorption de rayonnements alpha, beta et gamma. (Radioaktivität und Strahlenschutz;Martin Volkmer)

4Septembre 2012

4. Les sources de rayonnements ionisants: artificielles et naturelles.

a) Rayonnements cosmique b) Rayonnements terrestre et bâtiments (matériaux de construction),c) Rayonnement du corps humain

Sources artificielles ≈ 1/3

f) Examens et traitements médicaux ≈ 30%g) Autres (industrie…) < 2%

c

a

b d)

d

f

g

Sources naturelles ≈ 2/3

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)

≈ 30%

5Septembre 2012

Nous sommes davantage exposés aux rayonnements ionisants provenant des sources naturelles qu'aux rayonnements ionisants des sources artificielles.

•Le radon, un gaz radioactif naturel provenant du sol, est la principale source d'exposition.

•Parmi les sources d'exposition artificielles, les applications médicales constituent de loin les sources les plus importantes.

5. Exposition en fonction des sources

6Septembre 2012

6. Utilisation des rayonnements dans les hôpitaux

a. En diagnostique

La prise de clichés radiographiques implique l'utilisation de faibles quantités de rayonnements ionisants afin de pouvoir examiner l'intérieur du corps humain.

Chaque exposition aux rayons X à des fins médicales doit être justifiée dans ce sens et limitée autant que possible dans le diagnostic. Il peut également servir à diagnostiquer certaines maladies (par exemple, les tumeurs du poumon).

Image : Universitätsklinik für Radiologie Magdeburg

Image: Radioaktivität und Strahlenschutz (Martin Volkmer)

7Septembre 2012

Image: Wikipedia Computedtomographie CT

En outre, les rayons X servent à détruire les cellules malsaines du corps. Certaines formes de cancer peuvent, dans certains cas, être soignées avec succès par traitement aux rayons X.

L'emploi d'un tablier en caoutchouc plombé en guise d'écran protège les parties du corps dont le traitement n'est pas nécessaire et qui ne doivent pas être exposées aux rayonnements.

b. En thérapie

8Septembre 2012

7. Utilisation de la radioactivité artificielle en industrie

Les sources de rayonnements ionisants sont aussi utilisées dans l'industrie et pour les besoins de la science et de la technologie.

a. Contrôle de qualité: épaisseur du papier.

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Pour contrôler l’épaisseur du papier, on détermine avec un appareil de mesure combien de rayonnements passent à travers le papier. Plus le papier est épais, moins de rayonnement va être détecté par l’appareil de mesure.Celui-ci contrôle la pression qu’exercent les rouleaux de laminage sur le papier et gère ainsi l’épaisseur du papier.

Septembre 2012

b. Détection de fuite 

Les radioisotpes sont également utilisés en industrie pour mettre en évidence des fuites dans des conduits souterrains. On injecte une petite quantité de radioisotopes dans le conduite et on mesure s’il y a une augmentation le long des conduits.

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c. Jauge de niveau

Dans ce cas de figure, la quantité de rayonnement gamma mesuré dépend de la hauteur de liquide dans le récipient.

Septembre 2012

d. La radiographie ou la gammagraphie industrielle

Elle permet de mettre en évidence des défauts dans un matériel sans pour autant détruire le matériel. Elle est utilisée entre autre dans la construction de bâtiments, dans l’aéronautique etc. pour contrôler des soudures de pièces métalliques.

11Septembre 2012

Datation de fossiles par la radioactivité

Les animaux et les plantes ont une proportion connue et constante de carbone 14 (C-14) dans leur organisme. Le C-14 est un isotope radioactif du Carbone 12 (C-12). Au moment de leur mort, ils arrêtent d‘ingérer du C-14. C‘est à ce moment là que le C-14 contenu dans le corps commence à se décomposer selon un taux connu. (Le C-14 a une demi-vie de 5700 ans. La demi-vie est le temps nécessaire pour que la moitié des atomes radioactifs se dégrade. On détermine l‘âge des fossiles en mesurant la quantité restante de C-14.La datation au C-14 permet de déterminer des âges de quelques centaines d'années jusqu'à, tout au plus, 50 000 ans.

8. Utilisation de la radioactivité naturelle en Sciences

12Septembre 2012