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I.LA RADIOACTIVITÉ ???


II.LES PRINCIPAUX TYPES DE RADIOACTIVITÉ


a.La radioactivité alpha

b.La radioactivité bêta

c.La radioactivité gamma

d.Les effets de la radioactivité


III.L'UTILISATION DE LA RADIOACTIVITÉ


IV.HISTORIQUE


V.GLOSSAIRE


VI.LIENS FAVORIS

LES PRINCIPAUX TYPES DE RADIOACTIVITÉ

Certains éléments ont la capacité de se transformer spontanément en un autre élément (c'est la transmutation) ,dont le noyau plus stables correspondant à d'autres éléments chimiques. Ceci par désintégration du noyau atomique avec émission des particules subatomiques appelées particules alpha(a) ou particules bêta(b), et/ou de rayonnements électromagnétiques appelés rayons X et rayons gamma (g). Cette propriété se nomme la radioactivité.
Les transformations radioactives sont plus ou moins rapides. On appelle « période » ou « demi-vie » le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux de l'élément considéré se soit désintégrée. Ce temps, qui semble indépendant de toute action extérieure, varie considérablement d'un noyau à l'autre (de 1012 s à 1017 années).Qu'elle soit spontanée ou non, la radioactivité est due à la rupture de la stabilité nucléaire.

Notons qu'il existe deux sortes de radioactivités:

La radioactivité naturelle

La radioactivité naturelle est très importante mais assez mal connue. C'est probablement une source d'énergie importante qui contribue à maintenir le magma en fusion sous la croûte terrestre (que l'on aperçoit quelque fois en surface sous la forme de lave).
Un corps humain contient environ 20 milligrammes de potassium 40, un élément radioactif(b) naturel. Ainsi, un corps humain produit environ 340 millions de désintégrations (b) par jour, naturellement !
La connaissance des proportions naturelles des éléments radioactifs et de leurs périodes permet de calculer l'âge d'objets qui les contiennent. Cette méthode est largement utilisée pour dater des objets par les archéologues, par exemple en utilisant le carbone 14.

La radioactivité artificielle

Certains éléments radioactifs sont naturellement présents dans la nature : par exemple le carbone 14 ou le potassium 40. Cependant, il est aussi possible de créer artificiellement des éléments radioactifs qui ne se trouvent pas dans la nature, c'est la radioactivité artificielle. Pour cela, il faut bombarder des atomes "naturels" avec des protons ou des neutrons (ou des noyaux d'hélium, les "particules (a)").

De cette manière, les noyaux des atomes de départ sont modifiés, c'est un moyen pour produire un grand nombre d'isotopes radioactifs: c'est donc une réaction nucléaire. De manière analogue, on sait aujourd'hui projeter sur d'autres atomes des ions lourds accélérés à haute énergie. Il devient possible d'obtenir des combinaisons nucléaires nouvelles, le plus souvent très instables, dont certaines sont très différentes de tout ce qu'on peut observer dans les corps radioactifs naturels ou à l'aide de collisions par des particules. On a pu ainsi produire des formes de radioactivité atypiques, comme l'émission de noyaux de carbone.

Radioactivité naturelle et artificielle sur Terre



On trouve principalement trois grand types de radioactivités:

La radioactivité alpha(a)

La radioactivité bêta(b)

La radioactivité gamma(g)

Courbes d'émission des radioactivités



Notons que lorsqu'un rayonnement radioactif est soumis à des champs magnétiques et électriques, on constate que les particules(a)se dirigent vers le pôle négatif, le faisceau de particules(b) est dévié vers le pôle positif et les rayons(g) suivent la direction du faisceau initial. Ainsi, on a pu en déduire que les particules(a) sont chargées positivement, les particules(b) sont chargées négativement et les rayons(g) sont électriquement neutres.

a.La radioactivité alpha (a)

La particule émise est un assemblage de deux protons et deux neutrons (correspondant à un noyau de l'élément chimique hélium). Par rapport au noyau initial, le noyau résultant est donc diminué de 4 nucléons. Ainsi par exemple, l'atome d'uranium 238 émettant une particule (a) tend vers sa transformation en thorium 234. Les particules (a) étant très massives, le rayonnement (a) ne parcourt que quelques centimètres dans l'air et peut être arrêté par une simple feuille de papier. Notons tout de même que leur vitesse peut atteindre 20000km/s. L'énergie libérée est de 4 à 9 Mev.

Cliquer sur l'image pour rejouer l'animation

b.La radioactivité bêta (b)

Radioactivité (b-)

Le rayonnement (b-) est constitué d'un électron chargé négativement. Certains atomes dont les noyaux sont trop chargés en neutrons émettent un rayonnement (b-). Un des neutrons au sein du noyau se désintègre en un proton plus un électron, ce dernier étant éjecté puis l'émission d'un particule sans charge et sans masse un anti-neutrino (n) emporte le complément d'énergie libérée dans la transformation. Ainsi l'atome s'est transformé en un autre élément chimique.

Radioactivité (b+)

Le rayonnement (b+) est constitué d'un positon (particule de même masse que l'électron mais chargée positivement). Certains atomes dont les noyaux sont trop chargés en protons émettent un rayonnement (b+). Un des protons au sein du noyau se désintègre en un neutron plus un positon de grande énergie, ce dernier étant éjecté puis l'émission d'un particule sans charge et sans masse un neutrino (n) emporte le complément d'énergie libérée dans la transformation. Ainsi l'atome s'est transformé en un autre élément chimique.

Notons que pour les deux types de désintégrations (b), le noyau garde le même nombre de nucléons (donc la même masse atomique).Le rayonnement (b) parcourt quelques mètres dans l'air. Une plaque de verre, une planche de bois ou une simple feuille d'aluminium peuvent le stopper. Toutefois ils ont une vitesse extrêmement élevée, proche de celle de la lumière. L'énergie libérée est de quelques centaines d'eV à quelques Mev.

Cliquer sur l'image pour rejouer l'animation

c.La radioactivité gamma (g)

Les rayons (g) ne sont pas de nature corpusculaire, mais ondulatoire. C'est donc un rayonnement électromagnétique de même nature que la lumière. Il correspond à l'émission d'un photon, particule sans masse ni charge, qui emporte l'excédent d'énergie d'un noyau instable (désexcitation d'un état instable du noyau atomique). Le rayonnement(g) , qui peut accompagner des transformations radioactives (a) ou (b), a un très fort pouvoir de pénétration : il parcourt plusieurs centaines de mètres dans l'air et plusieurs centimètres de plomb ou de béton sont nécessaires pour l'arrêter. L'énergie libérée est de plusieurs Mev.

Comment stopper les différentes radiations



d.Les effets de la radioactivité

-Les effets sur le tableau périodique des éléments:

Plus de 400 substances radioactives artificielles ont été créée de nos jours.

-Les effets sur l'homme:

mSv(milli Sievert) Effets sur l'homme en fonction des équivalents de dose:

4500: Dose létale 50/60 (50 % mortalité en 60 jours si pas de traitement).
3000: Perte cheveux, rougeur de la peau (brûlures), cancers.
2000: Atteinte moelle osseuse, anémie, infections, hémorragie, stérilité, mal formations et anomalies du foetus.
1000: Nausées, vomissements.
300: Anomalies minimes sur formule sanguine (diminution de certains globules blancs).
50: Limite annuelle d'exposition pour les travailleurs.
5: Limite annuelle d'exposition pour la population.
1 à 2: Irradiation naturelle moyenne en France par an.
1: Radio pulmonaire (irradiation locale).

-Effets sur l'environnement:

Stockage des déchets nucléaires; ils sont fortement radioactifs, ils doivent être stockés sous haute surveillance et isolés de l'homme.
La flore : destruction ou pollution.
La faune : mêmes effets que sur l'homme avec des variables.
Les cultures : les produits de consommation pollués sont dangereux pour l'homme.

-Effets économiques:

Le coût d'une catastrophe comme Tchernobyl comprend la perte de l'outil (plusieurs milliards de francs), des biens (établissements publics, logements, usines, commerces...), des animaux, des cultures (pour de nombreuses années), l'intervention des secours, les soins médicaux, la restauration du site...

Remarquons que pour détecter et mesurer les rayonnements émis par les isotopes radioactifs, on dispose de différents types de détecteurs dont les tubes compteurs à gaz (compteur proportionnel, Geiger-Müller, chambre d'ionisation), les scintillateurs couplés à des photomultiplicateurs, les semi-conducteurs (silicium, germanium...).

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