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La réaction nucléaire

février 21st, 2009 by NGUYEN Christophe et DOS SANTOS ERDUINO Carlos

On appelle réaction nucléaire le processus entraînant une modification du noyau des atomes.

Les atomes qui constituent la matière sont en général stables, mais certains d’ entre eux se transforment spontanément en émettant des rayonnements qui emportent de l’énergie. C’est ce qu’on appelle la radioactivité.

Les noyaux stables, existant dans la nature, peuvent être transformés en noyaux instables, donc radioactifs, par une réaction nucléaire provoquée (ou artificielle ).

Cette réaction nucléaire consiste à bombarder des éléments naturels par des particules provenant d’un réacteur ou émises par des sources radioactives.

Le principe de la radioactivité se résume donc à une ionisation qui peut être soit directe pour les électrons et les particules, soit indirecte pour les photons et les neutrons.

Une propriété importante de l’émission radioactive, c’est qu’elle ne peut être arrêtée, ou accélérée, par aucun procédé physique ou chimique.

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Les différentes émitions de particules.

février 20th, 2009 by NGUYEN Christophe et DOS SANTOS ERDUINO Carlos

On distingue 3 types de rayonnements correspondant à 3 formes de radioactivité :

Les particules Alpha

La radioactivité alpha se traduit par l’émission d’un noyau d’hélium (rayons alpha ), édifice particulièrement stable constitué de 2 protons et de 2 neutrons, appelé particule.

Parcours d’une particule a dans différents matériaux

substances

Air, 0°C, 76 cm Hg

Eau

Aluminium

Plomb

Énergie cinétique initiale : 1 Mev

0,5 cm

8 µm

3 µm

1 µm

Énergie cinétique initiale : 5 Mev

3,5 cm

45 µm

21 µm

7µm

Les particules Bêta

La radioactivité bêta correspond à la transformation, dans le noyau soit d’un neutron en proton, radioactivité bêta-, caractérisée par l’émission d’un électron e- ; soit d’un proton en neutron, radioactivité bêta+, caractérisée par l’émission d’un anti-électron ou positron e+; elle ne se manifeste que dans des noyaux radioactifs produits artificiellement par des réactions nucléaires.

Parcours des électrons dans différents matériaux.

Substances :

Air, 0°C, 76 cm Hg

Eau

Aluminium

Plomb

Énergie cinétique initiale : 1 MeV

2,9 m

4 mm

1,5 mm

0,35 mm

Énergie cinétique initiale : 5 Mev

10 m

15 mm

5,5 mm

1,3 mm



Les photons gamma

La radioactivité gamma à la différence des 2 précédentes, n’est pas liée à une transmutation du noyau. Elle se produit par l’émission d’un rayonnement électromagnétique, comme la lumière visible ou les rayons X mais plus énergétique. Cette radioactivité peut se manifester seule ou en accompagnant la radioactivité alpha ou bêta

Demi épaisseur pour des photons d’énergie 1 MeV

Substance absorbante

Air 0°C,76 cm Hg

Eau ou tissu vivant.

Béton

Plomb

Demi-épaisseur

150 m

15 cm

6 cm

1,5 cm

Quelques épaisseurs de demie absorption pour les photons g en fonction de l’énergie.

Énergie cinétique (MeV)

Plomb(cm)

Béton(cm)

Eau(cm)

0,5

0,18

4

12

5

18

8

20

Les neutrons

Ces particules neutres, possèdent une masse et n’ont pas d’action électromagnétique. Elles n’agissent sur les noyaux que par interaction forte. Le pouvoir de pénétration de ces rayonnements est très puissant et très agressif pour le corps humain.

Ainsi, lors d’une explosion nucléaire, la propagation de ces particules couvre de un à plusieurs km.

L’exposition de l’organisme à ces rayonnements peut entraîner les conséquences suivantes :

- Rayonnement alpha : risque de contamination externe sans irradiation. Risque éventuel de contamination et d’irradiation internes.

- Rayonnement bêta : faible risque d’irradiation externe. Risques de contamination externe, de contamination et d’irradiation internes.

- Rayonnement gamma : risques de contamination et d’irradiation externe et interne. Les activités employées étant en général faibles, le risque d’exposition externe l’est également à l’exception de la manipulation d’activités importantes, d’émetteurs gamma ou bêta, d’énergie élevée.

Cette illustration reflète les pouvoirs pénétrants des différentes particules :

 

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Les unités

février 19th, 2009 by NGUYEN Christophe et DOS SANTOS ERDUINO Carlos

Dans le domaine de la radioactivité, il existe trois mesures différentes qui répondent chacune à un aspect bien précis de la radioactivité.

Ainsi, l’unité de mesure de la radioactivité est le becquerel. Il correspond à une désintégration ou une transformation d’un atome par seconde.

On utilise également le curie. (1curie = 37 milliards de becquerel ) qui correspond au nombre de noyaux qui se désintègrent dans un gramme de radium par seconde. Il correspond à l’ancien système (voir dans le tableau et sur le schéma un peu plus bas ). La mesure de la quantité d’irradiation reçue ou dose absorbée par une personne s’exprime en gray ou en rad. (1gray = 100rads )

A dose équivalente, l’effet produit par les divers rayonnements sur une personne varie selon leur nature et celle des organes exposés. Il se mesure en sievert ou en rem. (1sievert = 100rems). C’est l’équivalent de dose efficace.

Ce schéma de comparaison permet de situer clairement la relation entre les trois mesures :

Les unités de mesure

Grandeur mesurée

Définition Ancien Système

Définition Système International

Activité

CURIE (Ci)

1Bq = 27.10-12Ci

BECQUEREL (Bq)

1 désintégration/s

Dose absorbée : Quantité d’énergie reçue par l’unité de masse irradiée

RAD

1RAD = 0.01 Gy

GRAY (Gy)

Equivalent de dose : Effet des rayonnements sur l’organisme

REM

1REM = 0.01 SV

SIEVERT (SV)

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Les sources de radioactivités

février 18th, 2009 by NGUYEN Christophe et DOS SANTOS ERDUINO Carlos

Nous sommes constamment soumis à une irradiation naturelle, dite “de base” qui provient principalement

- des rayonnements cosmiques du soleil (9 %)
- de la radioactivité de l’écorce terrestre (12 %)
- du radon qui est un gaz très présent dans les régions granitiques ( 40 %)
- de la radioactivité naturelle du corps humain.

A cette radioactivité naturelle vient s’ajouter la radioactivité dite artificielle que provient :

-des examens radiologiques (30 %)
-De sources diverses telles que les retombées atmosphériques (causées globalement par des essais aériens et par Tchernobyl ), les écrans   de télévision et d’ordinateur. (L’ensemble correspond à environ 3 %)

PROTECTIONS CONTRE LES RAYONNEMENTS

IL faut d’abord se protéger d’une irradiation émise par une source extérieure au corps. L’irradiation est dangereuse seulement pendant le temps d’exposition. La contamination est plus sournoise :

- Elle peut être extérieure, par dépôt de matière radioactive sur les vêtements ou la peau.
- Elle peut être interne par ingestion ou inhalation de matières radioactives. La contamination se prolonge alors tant que la substance est présente.

                              

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