Sommaire     section : Structure de la matière. Nature, grandeurs et unités des rayonnements ionisants.

Ces NOTIONS DE BASE sont reprises d'une brochure éditée par EDF.

INTRODUCTION

L'année 1996 anniversaire du "Centenaire de la découverte de la radioactivité" a été l'occasion de redécouvrir l'extraordinaire évolution de la pensée scientifique et les progrès dans l'utilisation des rayonnements ionisants, tant dans les domaines médical qu'industriel.
Parallèlement, la radioprotection n'a cessé de devenir plus performante. C'est pourquoi, EDF a réalisé une nouvelle brochure faisant le point des connaissances dans le domaine de la radioprotection 25 ans après le démarrage du programme nucléaire.

La présente brochure est établie en vue de favoriser une meilleure information des travailleurs sur les sources et les effets des rayonnements, et de leur faire connaître les mesures élaborées à l'échelon international ou national pour que les rayonnements soient utilisés en toute sécurité.

Certaines techniques ont permis de réduire considérablement les doses, mais l'expérience a montré que la maîtrise des doses repose principalement sur une bonne appréciation des risques.

BASES PHYSIQUES

L'atome est la fraction d'un composé chimique qui forme la plus petite quantité de matière ayant une identité chimique.

STRUCTURE DE LA MATIERE

L'atome est lui-même constitué de particules élémentaires:
- les protons (à charge électrique positive) et les neutrons (particules neutres) qui forment ensemble le noyau de l'atome ;
- les électrons (à charge électrique négative) qui gravitent autour du noyau.

Le nombre de protons du noyau, appelé numéro atomique, est caractéristique d'un élément chimique. On connaît 90 éléments naturels et une quinzaine d'éléments artificiels. Le noyau de l'atome le plus simple, l'atome d'hydrogène, contient un seul proton. Le noyau du carbone contient 6 protons, celui de l'oxygène en contient 8. L'uranium est l'élément naturel qui contient le plus grand nombre de particules, avec 92 protons ( figure 1).

Si tous les noyaux d'un même élément ont le même nombre de protons, ils peuvent contenir des nombres différents de neutrons. La somme du nombre de neutrons et de protons est appelée nombre de masse du noyau.

L'atome, défini par son numéro atomique Z et son nombre de masse A, reçoit le nom de nucléide, désigné par le symbole chimique ^a_zX. Les nucléides, ayant le même numéro atomique (même nombre de protons) mais un nombre de masse différent (nombre de neutrons différent), sont appelés isotopes. Par exemple, l'uranium naturel est constitué de deux isotopes principaux : ²³⁵₉₂U avec 92 protons et 143 neutrons et ²³⁸₉₂U avec 92 protons et 146 neutrons.

L'assemblage d'atomes, selon un édifice stable et fini, constitue une molécule.
Ainsi, 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène forment une molécule d'eau ( Figure 2). A leur tour, les molécules s'agglomèrent en agrégats plus compliqués que nous retrouvons dans les roches et les êtres vivants, dans les planètes et les étoiles..., en un mot : dans la matière.

RADIOACTIVITE

Les différents types de rayonnements ( figure 3)

Certains nucléides naturels et la plupart des nucléides créés artificiellement sont instables et tendent vers un état stable en éjectant une ou plusieurs particules. Les nucléides instables sont appelés radioactifs, mais aussi radionucléides, radioéléments ou radio-isotopes. Les phénomènes qui traduisent l'instabilité nuclèaire constituent la désintégration radioactive ou radioactivité.

Le rayonnement a (alpha) consiste en l'émission d'une particule composée de deux protons et de deux neutrons, c'est-à-dire d'un noyau d'hélium. Seuls les noyaux de numéro atomique élevé (supérieur à 82) peuvent présenter ce type de radioactivité.

Le rayonnement a est facilement arrêté, par exemple par une simple feuille de papier.

exemple : désintégration de l'uranium 238 en thorium 234

²³⁸₉₂U ---> ²³⁴₉₀Th + ⁴₂ a

Le rayonnement b (bêta) consiste en l'émission d'un électron. L'émission d'une particule chargée négativement correspond en réalité à la transformation, à l'intérieur du noyau, d'un neutron en proton ; cette émission est caractéristique des noyaux contenant un excès de neutrons. Il est plus pénétrant que le rayonnement a, mais pour l'arrêter, il suffit d'une feuille de plastique ou de métal léger tel que l'aluminium.

exemple : transformation du thorium en proactinium

²³⁴₉₀ Th ---> 234₉₁ Pa + ⁰_-1 b

Le rayonnement g (gamma), comme la lumière et les rayons X, est de nature électromagnétique et ne correspond pas à l'émission de particules chargées. L'énergie électromagnétique est émise sous la forme de fragments élémentaires d'énergie appelés "photons". C'est une émission par laquelle le noyau se libère d'un trop plein d'énergie dû à ce que les protons et les neutrons n'ont pas trouvé leur équilibre. L'émission de rayonnements g accompagne très souvent les émissions de particules a et surtout b. Les rayons g n'ont ni charge, ni masse ; ils sont très pénétrants, arrêtés seulement par des écrans en plomb ou en béton, ou par une épaisseur d'eau.

Les neutrons sont des particules non chargées qui pénètrent profondément dans la matière et cèdent leur énergie à des atomes qui libèrent alors des particules chargées très ionisantes.

La période radioactive ( tableau 1)

C'est le temps que met un radionucléide pour perdre la moitié de son activité, c'est-à-dire l'intervalle pendant lequel le nombre initial de noyaux radioactifs diminue de moitié, par suite de désintégrations ( figure 4). Les périodes sont très variables d'un radionucléide à l'autre (de quelques secondes à quelques milliards d'années).

MODES D'EXPOSITION

Exposition externe

Quand des rayonnements sont émis par une source extérieure à l'organisme, on parle d'exposition externe ou d'irradiation externe.

Si tout l'organisme est atteint, il y a exposition globale, si une partie seulement est atteinte, il y a exposition partielle.

Si la source se situe à distance de la personne et l'atteint, on parle d'irradiation externe. Si la source se trouve au contact de la peau, on parle de contamination externe.

Exposition interne

Quand des rayonnements sont émis par des radioéléments présents à l'intérieur de l'organisme, il existe une exposition interne, ou une irradiation interne.

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