Radioactivité : de la nature à la production par l'Homme

La radioactivité n'a pas été inventée par l'Homme. Il existe, dans la nature, une cinquantaine d'atomes capables de se modifier en émettant des rayonnements radioactifs. Mais l'Homme a ensuite pu reproduire cette radioactivité.

Noyau atomique de l'hélium. © Frank H, Wikipédia, domaine public

Radioactivité : les lois de la nature

La radioactivité est présente dans la nature. Cela signifie que les noyaux instables se transforment spontanément en libérant des particules dont le flux est appelé rayonnement radioactif. La radioactivité est une réaction nucléaire spontanée.

L'unité de la radioactivité est le becquerel (Bq) du nom du physicienphysicien français. Un Bq correspond à la transformation d'un atome par seconde.

Les rayons cosmiques (rayons qui arrivent sur Terre en provenance de l'universunivers), l'écorce terrestre, l'eau, l'airair, les matériaux, le corps humain, les aliments, etc. sont à l'origine de l'irradiation permanente que nous subissons. Le lait, par exemple, a une activité de 50 Bq par kilo. Cette activité est très faible et totalement naturelle. L'activité d'un enfant de 5 ans est de 500 Bq et celle d'un adulte de 70 kilos de 10.000 Bq.

Puisque les noyaux instables se désintègrent, le nombre d'atomes naturellement radioactifs diminue au fil du temps. La période radioactive (temps nécessaire à la désintégration de la moitié des noyaux radioactifs d'un élément) varie entre 0,00000001 seconde et plusieurs millions d'années. Ainsi, la radioactivité naturelle est utilisée comme outil de datation. En évaluant la quantité d'atomes radioactifs dans un échantillon, les scientifiques peuvent en effet estimer l'âge de fossilesfossiles, etc.

Désintégration radioactive. © Futura-Sciences 

Les rayonnements radioactifs alpha, bêta et gamma

Il existe deux catégories de rayonnements radioactifs :

• Les rayonnements a (alpha) correspondent à l'émissionémission de noyaux d'héliumhélium. Les particules a sont très ionisantes (voir encadré). Une simple feuille de papier suffit à les arrêter et elles sont donc dangereuses uniquement en cas d'absorptionabsorption (inhalationinhalation, ingestioningestion, etc.) ;
• Les rayonnements b (bêtabêta) correspondent à des émissions de particules telles que les électronsélectrons. Le rayonnement b est moins ionisant et donc plus pénétrant. Il est dangereux pour la peau. Une épaisseur d'aluminiumaluminium est cette fois nécessaire pour l'arrêter.

Rayonnements alpha et bêta. © DR

Des rayonnements g (gamma) accompagnent souvent les radioactivités a et b. Il s'agit là de l'émission de photonsphotons (particules de lumièrelumière) très énergétiques. Ils pénètrent facilement la matièrematière et interagissent avec les atomes, provoquant l'émission d'électrons fortement ionisants. Le rayonnement g est le plus dangereux pour l'Homme. Il ne peut être stoppé que par d'importantes épaisseurs de bétonbéton ou de plombplomb.

 

Les ionsions créés par la pénétration dans les tissus vivants de rayonnements radioactifs sont principalement nocifs pour l'ADNADN et les enzymesenzymes, des structures indispensables à la vie. De nombreux pionniers de l'exploration de la radioactivité en ont fait l'expérience à leurs dépends (brûlures superficielles pour Becquerel, leucémieleucémie pour Marie Curie, etc.). Mais, les cellules les plus sensibles à ces rayonnements sont les cellules les moins différenciées. Ainsi, on peut les utiliser pour traiter et détruire des cellules cancéreuses (curiethérapiecuriethérapie et radiothérapieradiothérapie).

Et l'Homme réinvente la radioactivité

Si la radioactivité existe à l'état naturel, l'Homme a rapidement appris à produire des noyaux radioactifs en bombardant des noyaux stables avec des particules a. La radioactivité artificielle provient également de l'utilisation de rayonnements à des fins médicales, industrielles ou militaires. Les centrales nucléaires qui produisent de l'électricité produisent également de la radioactivité. Toutefois, près des deux tiers de la radioactivité reçue par le public en France reste d'origine naturelle.