Une source radioactive est une certaine quantité d'un radionucléide qui émet un rayonnement ionisant. Ce dernier comprend généralement les rayons gamma, les particules alpha et bêta et le rayonnement neutronique.
Rôle des sources
Ils peuvent être utilisés pour l'irradiation, lorsque le rayonnement remplit une fonction ionisante, ou comme source de rayonnement métrologique pour l'étalonnage du procédé radiométrique et de l'instrumentation. Ils sont également utilisés pour surveiller des processus industriels tels que la mesure d'épaisseur dans les industries du papier et de l'acier. Les sources peuvent être scellées dans un conteneur (rayonnement à haute pénétration) ou déposées sur une surface (rayonnement à faible pénétration) ou dans un liquide.
Signification et application
En tant que source de rayonnement, ils sont utilisés en médecine pour la radiothérapie et dans l'industrie pour la radiographie, l'irradiationalimentaire, stérilisation, lutte antiparasitaire et réticulation par irradiation PVC.
Radionucléides
Les radionucléides sont sélectionnés en fonction du type et de la nature du rayonnement, de son intensité et de sa demi-vie. Les sources courantes de radionucléides comprennent le cob alt-60, l'iridium-192 et le strontium-90. La mesure de la quantité d'activité de la source SI est le Becquerel, bien que l'unité historique de Curie soit encore partiellement utilisée, par exemple aux États-Unis, bien que le NIST américain recommande fortement l'utilisation de l'unité SI. Pour des raisons de santé, il est obligatoire dans l'UE.
À vie
Une source de rayonnement vit généralement de 5 à 15 ans avant que son activité ne chute à un niveau sûr. Cependant, lorsque des radionucléides à longue demi-vie sont disponibles, ils peuvent être utilisés comme outils d'étalonnage beaucoup plus longtemps.
Fermé et masqué
De nombreuses sources radioactives sont fermées. Cela signifie qu'ils sont en permanence soit complètement contenus dans la capsule, soit fermement liés par un solide à la surface. Les capsules sont généralement faites d'acier inoxydable, de titane, de platine ou d'un autre métal inerte. L'utilisation de sources scellées élimine pratiquement tout risque de dispersion de matières radioactives dans l'environnement en raison d'une mauvaise manipulation, mais le conteneur n'est pas conçu pour atténuer le rayonnement, donc un blindage supplémentaire est nécessaire pour la radioprotection. Les fermés sont également utilisés dans presque tous les cas où nonune incorporation chimique ou physique dans un liquide ou un gaz est requise.
Les sources scellées sont classées par l'AIEA en fonction de leurs activités en relation avec un objet radioactif peu dangereux (pouvant causer des dommages importants aux personnes). Le rapport utilisé est A/D, où A est l'activité source et D est l'activité minimale dangereuse.
Veuillez noter que les sources ayant un rendement radioactif suffisamment faible (telles que celles utilisées dans les détecteurs de fumée) pour ne pas nuire aux humains ne sont pas classées.
Gélules
Les sources de capsules, où le rayonnement provient effectivement d'un point, sont utilisées pour étalonner les instruments bêta, gamma et à rayons X. Récemment, ils ont été impopulaires à la fois en tant qu'objets industriels et en tant qu'objets d'étude.
Ressorts de plaque
Ils sont largement utilisés pour l'étalonnage des instruments de contamination radioactive. C'est-à-dire qu'en fait, ils jouent le rôle d'une sorte de compteurs miraculeux.
Contrairement à une source de capsule, le fond émis par une source de plaque doit être sur la surface pour empêcher la décoloration ou l'auto-blindage du conteneur en raison de la nature du matériau. Ceci est particulièrement important pour les particules alpha, qui sont facilement arrêtées par une petite masse. La courbe de Bragg montre l'effet de l'amortissement dans l'air atmosphérique.
Non ouvert
Les sources non ouvertes sont celles qui ne se trouvent pas dans un contenant scellé en permanence et qui sont largement utilisées à des fins médicales. Ils s'appliquent dans les caslorsque la source doit être dissoute dans un liquide pour injection à un patient ou ingestion. Ils sont également utilisés dans l'industrie de manière similaire pour la détection de fuites en tant que traceur radioactif.
Recyclage et aspects environnementaux
L'élimination des sources radioactives périmées pose des problèmes similaires à l'élimination des autres déchets nucléaires, quoique dans une moindre mesure. Les sources de faible activité usées seront parfois suffisamment inactives pour être éliminées en utilisant les méthodes normales d'élimination des déchets, généralement dans des décharges. D'autres méthodes de stockage sont similaires à celles utilisées pour les déchets radioactifs de plus haute activité, utilisant des profondeurs de forage différentes en fonction de l'activité des déchets.
Un cas bien connu de manipulation négligente d'un tel objet a été un accident à Goiania, qui a entraîné la mort de plusieurs personnes.
Radiation de fond
Le rayonnement de fond est toujours présent sur Terre. La majeure partie du rayonnement de fond provient naturellement des minéraux, tandis qu'une petite partie provient d'éléments artificiels. Les minéraux radioactifs naturels présents dans la terre, le sol et l'eau produisent un rayonnement de fond. Le corps humain contient même certains de ces minéraux radioactifs naturels. Le rayonnement cosmique contribue également au rayonnement de fond qui nous entoure. Il peut y avoir de grandes variations dans les niveaux de rayonnement de fond naturel d'un endroit à l'autre, ainsi que des changements au même endroit au fil du temps. Les radio-isotopes naturels sont un bruit de fond très fortémetteurs.
Rayonnement cosmique
Le rayonnement cosmique provient de particules extrêmement énergétiques du Soleil et des étoiles qui pénètrent dans l'atmosphère terrestre. Autrement dit, ces corps célestes peuvent être appelés sources de rayonnement radioactif. Certaines particules frappent le sol, tandis que d'autres interagissent avec l'atmosphère, créant divers types de rayonnement. Les niveaux augmentent à mesure que vous vous rapprochez d'un objet radioactif, de sorte que la quantité de rayonnement cosmique augmente généralement proportionnellement à la montée. Plus l' altitude est élevée, plus la dose est élevée. C'est pourquoi ceux qui vivent à Denver, au Colorado (5 280 pieds) reçoivent une dose annuelle de rayonnement cosmique plus élevée que toute personne vivant au niveau de la mer (0 pied).
L'extraction de l'uranium en Russie reste un sujet controversé et "chaud", car ce travail est extrêmement dangereux. Naturellement, l'uranium et le thorium trouvés dans la terre sont appelés radionucléides primaires et sont une source de rayonnement terrestre. Des traces d'uranium, de thorium et de leurs produits de désintégration peuvent être trouvées partout. En savoir plus sur la désintégration radioactive. Les niveaux de rayonnement terrestre varient selon l'emplacement, mais les zones présentant des concentrations plus élevées d'uranium et de thorium dans les sols de surface subissent généralement des niveaux de dose plus élevés. Par conséquent, les personnes impliquées dans l'extraction d'uranium en Russie courent un grand risque.
Radiation et personnes
Des traces de substances radioactives peuvent être trouvées dans le corps humain (principalement du potassium 40 naturel). L'élément se trouve dans les aliments, le sol et l'eau, que nousJ'accepte. Notre corps contient de petites quantités de rayonnement parce que le corps métabolise les formes non radioactives et radioactives du potassium et d'autres éléments de la même manière.
Une petite fraction du rayonnement de fond provient des activités humaines. Des traces d'éléments radioactifs ont été dispersées dans l'environnement à la suite d'essais d'armes nucléaires et d'accidents comme celui qui s'est produit à la centrale nucléaire de Tchernobyl en Ukraine. Les réacteurs nucléaires libèrent de petites quantités d'éléments radioactifs. Les matières radioactives utilisées dans l'industrie et même dans certains produits de consommation émettent également de petites quantités de rayonnement de fond.
Nous sommes tous exposés chaque jour à des radiations provenant de sources naturelles, telles que les minéraux de la terre, et de sources artificielles, telles que les rayons X médicaux. Selon le National Council on Radiation Protection and Measurement (NCRP), l'exposition humaine annuelle moyenne aux rayonnements aux États-Unis est de 620 millirems (6,2 millisieverts).
Dans la nature
Les substances radioactives sont souvent présentes dans la nature. Certains d'entre eux se trouvent dans le sol, les roches, l'eau, l'air et la végétation, d'où ils sont inhalés et ingérés. En plus de cette exposition interne, les humains reçoivent également une exposition externe à des matières radioactives qui restent à l'extérieur du corps et au rayonnement cosmique de l'espace extra-atmosphérique. La dose naturelle quotidienne moyenne pour l'homme est d'environ 2,4 mSv (240 mrem) par an.
C'est quatre fois lel'exposition moyenne globale aux rayonnements artificiels dans le monde, qui en 2008 était d'environ 0,6 mrem (60 Rem) par an. Dans certains pays riches, comme les États-Unis et le Japon, l'exposition artificielle dépasse en moyenne l'exposition naturelle en raison d'un meilleur accès à des instruments médicaux spécifiques. En Europe, l'exposition de fond naturelle moyenne dans tous les pays varie de 2 mSv (200 mrem) par an au Royaume-Uni à plus de 7 mSv (700 mrem) pour certains groupes de personnes en Finlande.
Exposition quotidienne
L'exposition aux sources naturelles fait partie intégrante de la vie quotidienne, tant au travail que dans les lieux publics. De telles expositions sont dans la plupart des cas peu ou pas préoccupantes pour le public, mais dans certaines situations, des mesures de protection de la santé doivent être prises en compte, par exemple lors de travaux avec des minerais d'uranium et de thorium et d'autres matières radioactives naturelles (MRN). Ces situations sont devenues au centre de l'attention de l'Agence ces dernières années. Et ce, sans parler des exemples d'accidents avec rejet de substances radioactives, comme la catastrophe de la centrale nucléaire de Tchernobyl et de Fukushima, qui ont contraint les scientifiques et les politiques du monde entier à reconsidérer leur attitude à l'égard de "l'atome pacifique".
Radiation terrestre
Le rayonnement terrestre ne comprend que les sources qui restent extérieures au corps. Mais en même temps, ils continuent d'être des sources radioactives dangereuses de rayonnement. Les principaux radionucléides préoccupants sont le potassium, l'uranium et le thorium, leurs produits de désintégration. Etcertains, comme le radium et le radon, sont hautement radioactifs mais présents à de faibles concentrations. Le nombre de ces objets s'est inexorablement réduit depuis la formation de la Terre. L'activité de rayonnement actuelle associée à la présence d'uranium 238 est deux fois moindre qu'au début de l'existence de notre planète. Cela est dû à sa demi-vie de 4,5 milliards d'années, et pour le potassium-40 (demi-vie de 1,25 milliard d'années) n'est que d'environ 8% de l'original. Mais au cours de l'existence de l'humanité, la quantité de rayonnement a très légèrement diminué.
De nombreux isotopes avec des demi-vies plus courtes (et donc une radioactivité élevée) ne se sont pas désintégrés en raison de leur production naturelle constante. Des exemples en sont le radium-226 (le produit de désintégration du thorium-230 dans la chaîne de désintégration de l'uranium-238) et le radon-222 (le produit de désintégration du radium-226 dans cette chaîne).
Thorium et uranium
Les éléments chimiques radioactifs thorium et uranium subissent principalement une désintégration alpha et bêta et ne sont pas faciles à détecter. Cela les rend très dangereux. Cependant, on peut en dire autant du rayonnement protonique. Cependant, bon nombre de leurs dérivés secondaires de ces éléments sont également de puissants émetteurs gamma. Le thorium-232 est détecté avec le pic de 239 keV du plomb-212, 511, 583 et 2614 keV du thallium-208 et 911 et 969 keV de l'actinium-228. L'élément chimique radioactif Uranium-238 apparaît sous forme de pics de bismuth-214 à 609, 1120 et 1764 keV (voir même pic pour le radon atmosphérique). Le potassium 40 est détecté directement à travers le pic gamma 1461keV.
Le niveau au-dessus de la mer et d'autres grandes étendues d'eau a tendance à représenter environ un dixième du niveau de fond de la Terre. À l'inverse, les zones côtières (et les régions proches de l'eau douce) peuvent avoir une contribution supplémentaire de sédiments dispersés.
Radon
La plus grande source de rayonnement radioactif dans la nature est le radon en suspension dans l'air, un gaz radioactif libéré de la terre. Le radon et ses isotopes, les radionucléides parents et les produits de désintégration contribuent à la dose respirable moyenne de 1,26 mSv/an (millisievert par an). Le radon est inégalement réparti et varie selon les conditions météorologiques, de sorte que des doses beaucoup plus élevées sont utilisées dans de nombreuses régions du monde où il présente un risque sanitaire important. Des concentrations 500 fois supérieures à la moyenne mondiale ont été trouvées à l'intérieur de bâtiments en Scandinavie, aux États-Unis, en Iran et en République tchèque. Le radon est un produit de désintégration de l'uranium qui est relativement courant dans la croûte terrestre, mais plus concentré dans les roches minéralisées dispersées dans le monde. Le radon s'échappe de ces minerais dans l'atmosphère ou les eaux souterraines, et s'infiltre également dans les bâtiments. Il peut être inhalé dans les poumons avec les produits de désintégration, où ils resteront pendant un certain temps après l'exposition. Pour cette raison, le radon est classé comme source naturelle de rayonnement.
Radon Exposition
Bien que le radon soit présent naturellement, ses effets peuvent être augmentés ou diminués par les activités humaines, comme la construction d'une maison. Cave mal ferméeUne maison bien isolée peut entraîner une accumulation de radon dans la maison, mettant ses occupants en danger. La construction généralisée de maisons bien isolées et scellées dans les pays industrialisés du Nord a fait du radon une source majeure de rayonnement de fond dans certaines collectivités du nord de l'Amérique du Nord et de l'Europe. Certains matériaux de construction, tels que le béton léger avec de l'alun de schiste, du phosphogypse et du tuf italien, peuvent libérer du radon s'ils contiennent du radium et sont poreux au gaz.
L'exposition au radon est indirecte. Le radon a une demi-vie courte (4 jours) et se désintègre en d'autres particules solides de nucléides radioactifs de la série du radium. Ces éléments radioactifs sont inhalés et restent dans les poumons, provoquant une exposition prolongée. Ainsi, le radon est considéré comme la deuxième cause de cancer du poumon après le tabagisme et est responsable de 15 000 à 22 000 décès par cancer par an aux États-Unis seulement. Cependant, la discussion sur les résultats expérimentaux opposés est toujours en cours.
La majeure partie du fond atmosphérique est causée par le radon et ses produits de désintégration. Le spectre gamma montre des pics notables à 609, 1120 et 1764 keV, qui appartiennent au bismuth-214, un produit de désintégration du radon. Le fond atmosphérique dépend fortement de la direction du vent et des conditions météorologiques. Le radon peut également être libéré du sol par rafales et former ensuite des "nuages de radon" qui peuvent parcourir des dizaines de kilomètres.
Fond d'espace
La terre et tous les êtres vivants qui s'y trouvent sont constammentbombardé par le rayonnement de l'espace. Ce rayonnement est principalement constitué d'ions chargés positivement, des protons au fer, et de noyaux plus gros produits en dehors de notre système solaire. Ce rayonnement interagit avec les atomes de l'atmosphère, créant un flux d'air secondaire, notamment des rayons X, des muons, des protons, des particules alpha, des pions, des électrons et des neutrons.
La dose directe de rayonnement cosmique provient principalement des muons, des neutrons et des électrons, et elle varie dans différentes parties du monde en fonction du champ géomagnétique et de l' altitude. Par exemple, la ville de Denver aux États-Unis (à 1 650 mètres d' altitude) reçoit environ deux fois plus de rayons cosmiques qu'en un point au niveau de la mer.
Ce rayonnement est beaucoup plus fort dans la haute troposphère à environ 10 km et est donc particulièrement préoccupant pour les membres d'équipage et les passagers réguliers qui passent de nombreuses heures par an dans cet environnement. Au cours de leurs vols, les équipages des compagnies aériennes reçoivent généralement une dose professionnelle supplémentaire allant de 2,2 mSv (220 mrem) par an à 2,19 mSv/an, selon diverses études.
Radiation en orbite
De même, les rayons cosmiques provoquent une exposition de fond plus élevée pour les astronautes que pour les humains à la surface de la Terre. Les astronautes travaillant en orbite basse, tels que les employés des stations spatiales internationales ou des navettes, sont partiellement protégés par le champ magnétique terrestre, mais souffrent également de la ceinture dite de Van Allen, qui résulte du champ magnétique terrestre. En dehors de l'orbite terrestre basse, commeexpérimenté par les astronautes d'Apollo voyageant vers la Lune, ce rayonnement de fond est beaucoup plus intense et représente un obstacle important à une future exploration humaine potentielle à long terme de la Lune ou de Mars.
Les influences cosmiques provoquent également une transmutation élémentaire dans l'atmosphère, dans laquelle le rayonnement secondaire qu'elles génèrent se combine avec les noyaux atomiques dans l'atmosphère, formant divers nucléides. De nombreux nucléides dits cosmogéniques peuvent être produits, mais le plus notable est probablement le carbone 14, qui se forme par interaction avec des atomes d'azote. Ces nucléides cosmogéniques finissent par atteindre la surface de la Terre et peuvent être incorporés dans des organismes vivants. La production de ces nucléides varie légèrement au cours des métamorphoses du flux solaire à court terme, mais est considérée comme pratiquement constante à grande échelle - de milliers à des millions d'années. La production constante, l'incorporation et la demi-vie relativement courte du carbone 14 sont les principes utilisés dans la datation au radiocarbone d'anciens matériaux biologiques tels que des artefacts en bois ou des restes humains.
Rayons gamma
Le rayonnement cosmique au niveau de la mer apparaît généralement sous la forme d'un rayonnement gamma de 511 keV provenant de l'annihilation de positrons créée par des réactions nucléaires de particules à haute énergie et de rayons gamma. À haute altitude, il y a aussi une contribution du spectre continu de bremsstrahlung. Par conséquent, parmi les scientifiques, la question du rayonnement solaire et du bilan radiatif est considérée comme très importante.
Radiation à l'intérieur du corps
Les deux éléments les plus importants qui composent le corps humain, à savoir le potassium et le carbone, contiennent des isotopes qui augmentent considérablement notre dose de rayonnement de fond. Cela signifie qu'ils peuvent également être des sources de rayonnement radioactif.
Les éléments et composés chimiques dangereux ont tendance à s'accumuler. Le corps humain moyen contient environ 17 milligrammes de potassium-40 (40K) et environ 24 nanogrammes (10-8 g) de carbone-14 (14C) (demi-vie - 5 730 ans). En excluant la contamination interne par des matières radioactives externes, ces deux éléments sont les principaux composants de l'exposition interne aux composants biologiquement fonctionnels du corps humain. Environ 4 000 noyaux se désintègrent à 40K par seconde et le même nombre à 14C. L'énergie des particules bêta formées à 40 K est environ 10 fois supérieure à celle des particules bêta formées à 14 C.
14C est présent dans le corps humain à environ 3 700 Bq (0,1 µCi) avec une demi-vie biologique de 40 jours. Cela signifie que la désintégration du 14C produit environ 3 700 particules bêta par seconde. Environ la moitié des cellules humaines contiennent un atome de 14C.
La dose interne moyenne mondiale de radionucléides autres que le radon et ses produits de désintégration est de 0,29 mSv/an, dont 0,17 mSv/an à 40 K, 0,12 mSv/an provenant de la série de l'uranium et du thorium, et 12 μSv / année - à partir de 14C. Il convient également de noter que les appareils médicaux à rayons X sont aussi souventradioactifs, mais leur rayonnement n'est pas dangereux pour l'homme.
