Radioactivité - ce qu'il faut retenir

La radioactivité fait partie de l’univers. Elle est présente partout que ce soit dans l’atmosphère ou dans la croûte terrestre qui contiennent des éléments radioactifs. Depuis la production, en 1934, du premier noyau radioactif artificiel par Irène et Frédéric Joliot-Curie, une part de la radioactivité globale est d’origine artificielle. Les rayonnements émis par les radioéléments artificiels sont exactement du même type que ceux émis par les radioéléments naturels.

Qu’est-ce que la radioactivité ? 


La radioactivité est le phénomène physique par lequel des noyaux d’atomes instables (dits radionucléides ou radioisotopes) se transforment spontanément en d'autres atomes en émettant simultanément des rayonnements, c’est-à-dire des particules de matière. On dit alors qu’ils sont radioactifs. 

Les rayonnements radioactifs
Lors de leur désintégration, les radioéléments émettent des rayonnements. Ces rayonnements, de nature très différente, se classent selon leur pouvoir de pénétration dans la matière. 
Infographie rayonnements radioactifs

Le phénomène d’ionisation est le mécanisme par lequel la radioactivité agit sur la matière. Les rayonnements alpha, bêta, gamma et X perturbent l’organisation de la matière vivante. Les atomes placés sur leurs trajectoires peuvent perdre un ou plusieurs électrons. Ces atomes se transforment alors en « ions » qui, chargés électriquement, vont à leur tour perturber l’organisation des molécules ou des cellules dont ils sont les constituants. Voilà pourquoi les rayonnements radioactifs sont dits « ionisants ». 

Quelle est la différence entre la radioactivité naturelle et artificielle ?

Dès la formation de la Terre, il y a environ 5 milliards d’années, la matière était constituée d’éléments radioactifs et d’éléments stables. Depuis, la radioactivité n’a cessé de décroître puisque de nombreux atomes radioactifs se sont transformés pour l’essentiel en éléments stables. Certains continuent leur mutation alors que d’autres se forment toujours. 

  • 2/3 de la radioactivité à laquelle l’homme est exposé est naturelle 
  • 1/3 de la radioactivité à laquelle l’homme est exposé est artificielle

D'où provient la radioactivité naturelle ?

La radioactivité naturelle provient essentiellement de 4 sources :

1° Les rayonnements cosmiques

rayo cosmiqueIls viennent du soleil et de l’espace. L’importance du rayonnement cosmique augmente surtout avec l’altitude : il double tous les 1 500m.
Lors d'un voyage en avion à une altitude de 8 000 mètres, la dose reçue est près de 100 fois plus grande qu'au niveau de la mer. L’exposition passe ainsi de 0,5 mSv (millisievert) par an et par personne au niveau de la mer à environ 2 mSv/an au niveau du sol, de 50 mSv /an en altitude, de 500 mSv/an en orbite et 1 000 mSv/an dans l'espace. 

 

Thomas Pesquet : l’homme le plus irradié de France
Les plus hauts débits de dose de rayons cosmiques sont reçus par les cosmonautes lors des vols spatiaux (1 mSv / jour). Thomas Pesquet a par exemple a reçu aux alentours de 200 mSv pendant sa mission sur la station spatiale internationale. 

2° L’air ambiant

air ambiantL’air diffuse des émanations de radon, un gaz radioactif qui provient de la désintégration de l’uranium présent dans l’écorce terrestre. L’équivalent de dose moyen dans les maisons françaises est de 1,43 mSv par personne  et par an. Il est variable selon la nature du sol, les matériaux de construction et de ventilation.

3° Les rayonnements telluriques

rayonnement telluriqueCe sont ceux émis par de nombreux éléments radioactifs présents dans l’écorce terrestre, comme l’uranium et le thorium. Ils varient selon la nature du sol et changent ainsi d’une région à l’autre. L'exposition aux rayonnements telluriques représente en moyenne 0,62 mSv par personne  et par an en France

4° Les aliments et les boissons

aliment boissonIls contiennent des éléments radioactifs qui, après leur ingestion, viennent se fixer dans les tissus organiques et les os. Il s’agit d’éléments indispensables à la vie et qui possèdent des isotopes radioactifs comme le potassium 40 ou le carbone 14. L’irradiation interne représente en moyenne 0,55 mSv par personne et par an. 

2,9 mSv/an : radioactivité naturelle à laquelle est exposé en moyenne chaque français
Source IRSN

La radioactivité naturelle n’a pas d’effet décelable : elle n’entraîne pas de dommages sanitaires apparents et l’organisme l’intègre comme un composant naturel du processus biologique.

D’où provient la radioactivité artificielle ?

Les applications des rayonnements ionisants sont multiples.

1° L’irradiation médicale

irradiation medicalElle constitue l’exposition la plus importante  du fait du développement de la médecine nucléaire, de la scannographie et de la radiographie. Dans les pays les plus industriels, une personne reçoit chaque année un équivalent de dose de 1,8 mSv. La moyenne mondiale est de 0,6 mSv par an et par personne. 

2° Les applications techniques et industrielles

appli techn et indusElles constituent également une source de radioactivité bien que leur dose induite soit négligeable. Les industries minières extractives, les retombées atmosphériques des essais militaires ou, plus quotidiennement, l’exposition aux rayonnements émis par les téléviseurs ou les écrans informatiques, entraînent un équivalent de dose de 0,1 mSv par personne et par an. L’ensemble des filières de production d’électricité d’origine nucléaire compte pour moins de 0,01 mSv par personne et par an.  

Comment mesure-t-on la radioactivité ? 

La radioactivité est un phénomène quantifiable. Il existe trois unités de mesure internationales.

Chacune se rapporte à des données de nature différente :

becquerelL’activité radioactive se mesure en becquerel (Bq). Elle permet de quantifier le nombre de désintégrations de noyaux radioactifs qui se produisent chaque seconde dans un échantillon.
Ainsi, environ 9 000 atomes se désintègrent chaque seconde dans le corps d’une personne de 70 kg : son activité est donc de 9 000 Bq.

L’ancienne unité est le curie, qui vaut 37 milliards de becquerels.

grayLa quantité de rayonnements absorbés par un organisme ou un objet exposé aux rayonnements se mesure en gray (Gy).
C’est une mesure d’énergie représentant 1 joule par kilogramme de matière. Le gray a remplacé le rad (1/100e de gray) en 1986.

svLes effets biologiques des rayonnements sur l’organisme exposé se mesurent en sievert (Sv).
C’est une unité de radioprotection. Elle s’exprime en « équivalent de dose » et prend en compte les caractéristiques du rayonnement et de l’organe irradié. Le sievert a remplacé le rem (1/100e de Sv) en 1986. Le millisievert (mSv), ou millième de sievert, est très souvent utilisé.

 

La radioactivité est détectée et mesurée grâce à des appareils (compteurs Geiger, chambres d’ionisation, scintillateurs) ou des dispositifs (films photographiques) qui utilisent les propriétés des rayonnements. Ces mesures atteignent une très grande précision.

infog-1-niveaux-d'irradiation

Quels sont les effets de la radioactivité sur l’homme ? 

Les effets des rayonnements sur l’organisme sont très variables selon la dose reçue, le temps et le mode d’exposition et la nature du radioélément impliqué. La connaissance des effets provoqués par la radioactivité vient de l’analyse de cas réels d’irradiation sur des personnes accidentellement exposées ou médicalement traitées, d’enquêtes épidémiologiques sur des populations fortement exposées (survivants d’Hiroshima et de Nagasaki par exemple) et d’études expérimentales. Une échelle des risques liés à la radio-exposition a ainsi été élaborée.

Les effets précoces des rayonnements ionisants
Ils sont observables seulement en cas d’exposition à des doses fortes de rayonnements et à partir d’un certain seuil. Ils varient suivant la dose reçue, depuis la modification passagère de la formule sanguine sans signe clinique (à partir d'1 gray) jusqu’à la dose mortelle au-delà de toute ressource thérapeutique (au-dessus de 15 gray).

Les effets tardifs des rayonnements ionisants
Les rayonnements agissent en particulier sur les molécules d’ADN et peuvent entraîner l’apparition d’effets pathologiques différés (cancer, leucémie, altérations génétiques). Ces effets sont aléatoires, c’est-à-dire qu’ils n’apparaissent pas systématiquement. Il est usuellement considéré que la probabilité de leur apparition est proportionnelle à la dose délivrée de rayonnement (plus la dose est faible, plus la probabilité d’apparition d’un cancer est faible). 

Partant de cette approche, les instances institutionnelles de radioprotection françaises ont, par mesure de prudence, fixé des niveaux limites d’exposition à la radioactivité artificielle très bas : 1 mSv/an sur le public et 20 mSv/an pour les professionnels travaillant dans le nucléaire. Ces limites sont respectivement 1000 et 50 fois inférieures aux doses entraînant les premiers signes observables de pathologie précoce.

Comment se protéger de la
radioactivité ? 

Trois types de protection 

distanceLa distance mise entre l’organisme et la source radioactive est la première des mesures de sécurité.
Une zone de sécurité est ainsi délimitée autour des sites exposés et toutes les manipulations s’y effectuent à distance.

duree expoLa durée d’exposition aux rayonnements est contrôlée dans les zones exposées. La nocivité des rayonnements dépend de la dose reçue, qui augmente avec la durée d’exposition.

protec betonDes écrans de protection en plomb, en métal ou en béton d’épaisseur adaptée stoppent les rayonnements.

Quelques mètres d’eau constituent également une protection efficace. Le port de scaphandres de protection isole quant à lui les professionnels du risque de contamination par des sources radioactives non scellées.

protection eauprotection scaphandre

Une stricte réglementation

L’objectif de la radioprotection est d’empêcher toute personne d’être exposée à des doses excessives de radioactivité. 

Les limites de dose 
Elles ont été fixées à des taux volontairement très bas afin d’être des limites de sécurité et non des limites de danger. Elles concernent aussi bien le public que les professionnels travaillant dans les secteurs d’utilisation de l’énergie nucléaire (hôpitaux, centrales nucléaires...). Les doses délivrées sont systématiquement contrôlées et mesurées. Des dosimètres individuels permettent de déterminer la dose reçue par chaque personne travaillant en milieu à risque. Des mesures des niveaux de radioactivité de l’environnement sont réalisées aux alentours des installations où sont manipulés des produits radioactifs et les doses reçues par le public sont évaluées.
  • 1 mSv/an : dose limite réglementaire d’exposition du public en France à la radioactivité artificielle
  • 20 mSv/an : dose limite règlementaire pour les professionnels travaillant dans le nucléaire
  • 0,8 mSv/an : dose moyenne d’exposition des salariés d’Orano aux rayonnements ionisants en 2019
Des organismes scientifiques de contrôle 
La Commission internationale de protection radiologique (CIPR) ou le Comité scientifique des Nations Unies sur les effets des rayonnements (UNSCEAR) sont chargés d’édicter des recommandations ou de veiller à l’application stricte des réglementations et au respect des normes de protection. En France, l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) et l’IRSN encadrent les risques nucléaires et radiologiques. 
Nucléaire et radioactivité
L’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), l’expert public qui évalue l’impact des installations nucléaires, estime que ce dernier représente moins de 1 % des 2,9 mSv/an dus à la radioactivité naturelle à laquelle est exposé en moyenne chaque français. L’IRSN parle d’exposition négligeable. Les installations nucléaires sont également très surveillées. Sur le site de la Hague par exemple, près de 50 000 analyses sont réalisées dans l’environnement chaque année. Et l’impact de l’usine est 100 fois inférieur à celui de la radioactivité naturelle. L’industrie du nucléaire a par ailleurs développé des technologies de recyclage des combustibles usés depuis plus de 50 ans. En recyclant la matière nucléaire, on divise par 5 le volume final des déchets les plus radioactifs tout en les conditionnant de manière sûre (vitrification).

Pour en savoir plus, retrouvez notre Décodage sur Tout savoir sur les déchets radioactifs en France 
  • 53 % des Français considèrent que le nucléaire est essentiel pour l’indépendance énergétique de la France (source : enquête BVA/Orano - mai 2021)
  • La plupart des études mondiales prévoient un doublement, voire un triplement de la demande électrique d’ici 2050.
  • La France compte 56 réacteurs nucléaires. Les États-Unis 96. La Chine possède le plus grand nombre de réacteurs en cours de construction : 12
  • Le parc nucléaire mondial fournit près de 10,3 % de l’électricité produite dans le monde. On compte 444 réacteurs nucléaires en fonctionnement, répartis dans 32 pays.
  • La part de l’électricité nationale d’origine nucléaire est de 67,1 % en France.
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