6 > DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ<strong>La</strong> <strong>radioactivité</strong> ne concernant que le noyauet non les électrons, les propriétés chimiquesdes isotopes radioactifssont lesmêmes que cellesdes isotopes stables.“Pour mesurer la <strong>radioactivité</strong>on utilise différentes unités :becquerel, gray, sievert et curie.”Les propriétés chimiques d’un atomesont déterminées par le nombrede ses électrons (voir livret L’atome).LES MESURESDE LA RADIOACTIVITÉLe becquerel (Bq)Un échantillon radioactif se caractérise par sonactivité qui est le nombre de désintégrationsbecquerelLes unités de mesure de la <strong>radioactivité</strong>de noyaux radioactifs par seconde qui seproduisent en son sein. L’unité d’activité est lebecquerel, de symbole Bq.1 Bq = 1 désintégration par seconde.Cette unité est très petite. L’activité de sourcesradioactives s’exprimera donc le plus souventen multiples du becquerel:•le kilobecquerel (kBq) = 1000 Bq,•le mégabecquerel (MBq) = 1 million de Bq,•le gigabecquerel (GBq) = 1 milliard de Bq,• le térabecquerel (TBq) = 1 000 milliardsde Bq.Cette image permet de symboliser la relation entre les trois unités de mesure de la <strong>radioactivité</strong>: un enfant lance des objetsen direction d’une camarade. Le nombre d’objets envoyés peut se comparer au becquerel (nombre de désintégrationspar seconde) ; le nombre d’objets reçu par la camarade, au gray (dose absorbée) ; les marques laissées sur son corps selonla nature des objets, lourds ou légers, au sievert (effet produit).graysievertLe gray (Gy)Cette unité permet de mesurer la quantitéde rayonnements absorbés – ou dose absorbée –par un organisme ou un objet exposé aux rayonnements.Le gray a remplacé le rad en 1986.•1 gray = 100 rads = 1 joule par kilo de matièreirradiée.Le sievert (Sv)Les effets biologiques des rayonnements surun organisme exposé (selon sa nature et lesorganes exposés) se mesurent en sievert ets’expriment également en “équivalent de dose”.L’unité la plus courante est le millisievert, oumillième de sievert.Le curie (Ci)L’ancienne unité de mesure de la <strong>radioactivité</strong>est le curie (Ci). Le curie avait été défini commel’activité de 1 gramme de radium, élémentnaturel que l’on trouve dans les sols avecl’uranium. Cette unité est beaucoup plus grandeque le becquerel car, dans un gramme deradium, il se produit 37 milliards de désintégrationspar seconde. Donc un curie est égal à37 milliards de becquerels.Pour détecter et mesurer les rayonnementsémis par les isotopes radioactifs, on disposede différents types de détecteurs parmilesquels les tubes compteurs à gaz (compteurproportionnel, Geiger-Müller, chambred’ionisation), les scintillateurs couplés à desphotomultiplicateurs, les semi-conducteurs(silicium, germanium…).> DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ 7DÉCROISSANCE DE L’ACTIVITÉD’UN ÉCHANTILLONRADIOACTIFEN FONCTION DU TEMPS1 Bq = 1 désintégration par seconde.Au fur et à mesure que les noyaux setransforment par désintégration, l’activité del’échantillon diminue. Les lois du hasard, quigouvernent le phénomène de la <strong>radioactivité</strong>,font qu’au bout d’un temps T appelé période,l’activité de l’échantillon a été divisée par deux.Au bout de deux périodes, il reste un quart desnoyaux radioactifs d’un radioélément. Au bout detrois périodes, il reste un huitième des noyauxradioactifs d’un radioélément. Au bout de dixpériodes, il reste environ un millième des noyauxradioactifs d’un radioélément.ActivitéAoAo/2Ao/4Ao/80Lois de la <strong>radioactivité</strong>T 2T 3T 4T 5T(Période)TempsCes détecteurs sont extrêmement sensibleset mesurent couramment des activités un millionde fois inférieures aux niveaux qui pourraientavoir des effets sur notre santé.LA DÉCROISSANCE RADIOACTIVEL’activité d’un échantillon radioactif diminueavec le temps du fait de la disparition progressivedes noyaux instables qu’il contient.<strong>La</strong> désintégration radioactive d’un noyau donnéest un phénomène aléatoire.Des radioéléments aux applications scientifiques2 > <strong>La</strong> <strong>radioactivité</strong>Des radioéléments aux applications scientifiques2 > <strong>La</strong> <strong>radioactivité</strong>
8 > DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ> DÉFINITION DE LA RADIOACTIVITÉ“Selon les noyaux, la <strong>radioactivité</strong>dure quelques secondes, plusieurs joursou des milliards d’années.”9PÉRIODES DE QUELQUES CORPS RADIOACTIFSÉLÉMENTS CHIMIQUES PÉRIODE RADIOACTIVE ORIGINE PRÉSENCE EXEMPLES D’UTILISATIONTritium 12,3 ans Artificielle – Fusion thermonucléaireMarquage biologiqueCarbone 11 20,4 minutes Artificielle – Imagerie médicaleCarbone 14 5 730 ans Naturelle Atmosphère DatationComposés carbonésOxygène 15 2,02 minutes Artificielle – Imagerie médicalePhosphore 32 14,3 jours Artificielle – Recherche en biologieSoufre 35 87,4 jours Artificielle – Recherche en biologiePotassium 40 1,3 milliard d’années Naturelle Roches riches –en potassium, squeletteCobalt 60 5,27 ans Artificielle – RadiothérapieIrradiation industrielleGammagraphieStrontium 90 28,8 ans Artificielle Produit des Jauges d’épaisseurréacteurs nucléairesIode 123 13,2 heures Artificielle – Médecine nucléaireIode 131 8,05 jours Artificielle Produit des –réacteurs nucléairesCésium 137 30,2 ans Artificielle Produit des Curiethérapieréacteurs nucléairesThallium 201 3,04 jours Artificielle – Médecine nucléaireRadon 222 3,82 jours Naturelle Gaz s’échappant –des roches granitiquesRadium 226 1600 ans Naturelle Roches terrestres –contenant de l’uraniumThorium 232 14 milliards d’années Naturelle – Datation des minérauxCombustible potentielUranium 235 704 millions d’années Naturelle Certaines roches Dissuasion nucléaireterrestresCombustibleRoches granitiquesUranium 238 4,47 milliards d’années Naturelle Certaines roches Combustibleterrestresdans les réacteurs àRoches granitiques neutrons rapidesPlutonium 239 24100 ans Artificielle Produit des réacteurs Dissuasion nucléairenucléairesCombustibleOn peut cependant donner pour chaqueisotope radioactif une période radioactiveou demi-vie qui est le temps au bout duquella moitié des atomes radioactifs initialementprésents a disparu par transformationspontanée.Selon les noyaux radioactifs concernés, cettepériode est très variable: quelques secondes,heures… plusieurs jours… centaines d’années…ou milliards d’années.LES DIFFÉRENTS TYPESDE DÉSINTÉGRATIONSRadioactivité alphaLe rayonnement alpha est constitué d’un noyaud’hélium comprenant 2 protons et 2 neutrons.Il porte 2 charges positives.Des atomes dont les noyaux radioactifs sonttrop chargés en protons et en neutrons émettentsouvent un rayonnement alpha. Ils se transformenten un autre élément chimique dontle noyau est plus léger. Par exemple, l’uranium238 est radioactif alpha et se transformeen thorium 234.Hélium 4Radioactivité alpha (α)Thorium 234Radioactivité bêta moinsLe rayonnement bêta moins est constitué d’unélectron chargé négativement.Certains atomes dont les noyaux sont tropchargés en neutrons émettent un rayonnementbêta moins. Un des neutrons au seindu noyau se désintègre en un proton plus unélectron, ce dernier étant éjecté. Ainsil’atome s’est transformé en un autre élémentchimique.Par exemple, le thorium 234 est radioactif bêtamoins et se transforme en protactinium 234.ÉlectronRadioactivité bêta (β)Thorium 234Protactinium 234“<strong>La</strong> <strong>radioactivité</strong>se mesure au nombrede désintégrationspar seconde au seind’un échantillon.”Uranium 238Des radioéléments aux applications scientifiques2 > <strong>La</strong> <strong>radioactivité</strong>Des radioéléments aux applications scientifiques2 > <strong>La</strong> <strong>radioactivité</strong>