Comprendre les applications de la radioactivité

La radioactivité naturelle correspond à la radioactivité des atomes radioactifs que l’on trouve dans la nature, notamment ceux qui sont présents dans les roches de l’écorce terrestre ou qui sont formés en permanence dans l’atmosphère à partir du rayonnement cosmique (qui est un flux permanent de particules et de rayonnement en provenance de l’espace).

L’uranium, le thorium et le potassium 40 présents dans les roches sont des sources d’exposition externe, tandis que le carbone 14 et le radon sont des sources d’exposition interne par ingestion (aliments, boissons) ou par inhalation (lors de la respiration).

Tous les êtres vivants (végétal et animal) contiennent une proportion constante de carbone 14 radioactif, du fait de leurs échanges avec l’extérieur (alimentation et respiration).

Lorsque l’être vivant meurt, les échanges avec l’extérieur cessent : le carbone 14 qui se désintègre n’est pas renouvelé. Le nombre de noyaux de carbone 14 (et donc l’activité associée) diminue au cours du temps en suivant la loi de décroissance radioactive.

Évolution du carbone 14 avant la mort et après la mort

La mesure de l’activité du carbone 14 d’un échantillon est utilisée en archéologie afin de déterminer l’âge des objets fabriqués à partir de matière organique.

À partir de l’activité d’un échantillon de carbone de matière vivante A₀ et celle à l’instant t de l’objet à dater A(t), on calcule le temps écoulé t depuis la fabrication de l’objet.

 (car )

 

On fait intervenir dans l’expression le temps de demi-vie du noyau de carbone 14.

avec : t la durée qui sépare l’instant de la mort de l’organisme (animal ou végétal) de celui où on a effectué la mesure de l’activité, en seconde (s) t1/2 le temps de demi-vie, en seconde (s) A(t) l’activité de l’échantillon radioactif, en becquerel (Bq) A0 l’activité initiale de l’échantillon, en becquerel (Bq)

Afin d’acquérir et de restituer des images du corps humain, il a été développé toute une série de techniques en imagerie médicale. Parmi elles, la scintigraphie fait appel à des noyaux radioactifs de courte durée de vie (la demi-vie est de l’ordre de quelques jours).

L'iode 131 est utilisée pour les radiothérapies des cancers de la thyroïde. Le noyau radioactif se fixe de manière sélective sur la glande thyroïde et les rayons bêta moins émis (β^–) permettent la destruction locale des cellules cancéreuses. Les électrons ont un faible parcours, cela permet ainsi de limiter l'irradiation uniquement à la zone à traiter.

Les tumeurs de la thyroïde sont ainsi détruites par les particules émises (qui sont des électrons) au cours de leur désintégration.

Les rayonnements ionisants ont des pouvoirs pénétrants et des effets différents en fonction de leur nature.

Pouvoir de pénétration
des divers rayonnements ionisants

Les personnes exposées aux radiations dans leur pratique professionnelle (personnel médical travaillant en imagerie médicale, personnel travaillant dans l’industrie nucléaire, etc.) portent des tenues adaptées au risque encouru : combinaisons, gants, surchaussures, masque, tablier plombé.

Ces professionnels sont équipés d’un dosimètre qui mesure la quantité de rayonnement ionisant auquel ils sont exposés. Ceci permet de vérifier que la dose reçue ne dépasse pas les normes en vigueur.