Radioactivité

On ne peut ni le voir, ni le sentir, ni l’entendre. Pourtant, le rayonnement est présent partout autour de nous, et même dans notre organisme. La radioactivité est un phénomène naturel. Elle est née avec le monde mais elle n’a été découverte qu’au XIXe siècle. Depuis, c’est l’un des phénomènes environnementaux les mieux étudiés, ne serait-ce que parce qu’elle peut être facilement mesurée. Le nom de «rayonnement radioactif» est passé dans le langage populaire, même si, en réalité, ce n’est pas le rayonnement qui est radioactif, mais la substance qui émet ce rayonnement: des noyaux atomiques instables qui se désintègrent, spontanément ou à la suite d’une intervention humaine, se transforment en d’autres noyaux atomiques en émettant des rayonnements ionisants.

Tout est question de dose

Les faibles doses de rayonnement sont tolérables. En définitive, la vie sur la Terre est exposée au rayonnement radioactif naturel depuis des milliards d’années. Cependant, à fortes doses, le rayonnement radioactif peut endommager les cellules vivantes. Les très fortes doses de radiations ont des effets mortels. Des maladies telles que le cancer ou des mutations génétiques apparaissent chez des êtres vivants massivement irradiés. Les critères déterminants pour juger des effets des rayonnements radioactifs sur les êtres humains, les animaux et les végétaux sont

• la durée d’exposition d’un organisme au rayonnement ;
• l’intensité du rayonnement;
• le type de rayonnement dont il s’agit (rayonnement alpha, bêta ou gamma);
• le niveau de sensibilité d’une partie irradiée du corps;
• l’origine de l’exposition: substance radioactive absorbée dans l’organisme ou rayonnement provenant de l’extérieur.

Avec la radioactivité, c’est un peu comme avec l’alcool ou beaucoup d’autres substances. Un ou deux verres de vin par jour sont absolument inoffensifs, même sur une longue période. En revanche, celui qui vide d’un seul coup une bouteille d’eau‑de‑vie peut mourir d’intoxication alcoolique. Chaque substance peut nuire à la santé, c’est seulement une question de quantité. Par contre, bien dosés, beaucoup de «poisons» et de nombreuses substances radioactives sont utilisés en médecine à des fins thérapeutiques.

Nous vivons avec la radioactivité

Les rayonnements émis par des sources naturelles et artificielles ne se différencient ni par leurs effets, ni par leur dangerosité. La radioactivité naturelle constitue donc une grandeur de comparaison fiable pour une utilisation sûre des rayonnements d’origine technique.

L’unité de mesure des effets d’une dose de rayons sur les êtres vivants est le sievert (auparavant, on utilisait le rem). En Suisse, l’exposition moyenne aux radiations par personne est d’environ 5,6 millisieverts (millième de sievert msv) par an, avec des variations individuelles importantes selon le lieu de résidence.

Les trois quarts de cette dose de rayonnement sont d’origine naturelle: rayonnement cosmique et rayonnement terrestre émanant du sol et des roches, ainsi que rayonnement du gaz radon, un produit de désintégration de l’uranium apparu naturellement dans le sol qui peut s’accumuler dans les habitations. En outre, 21 pour cent supplémentaires proviennent de la médecine et 0,01 pour cent seulement des applications techniques. Pratiquement aucune substance radioactive ne parvient dans l’environnement depuis des installations nucléaires suisses. Seules les personnes résidant à proximité immédiate reçoivent des doses minimes et totalement insignifiantes, environ 400 fois plus faibles que la dose de rayonnement naturel.

Les rayonnements d’origine technique sont également devenus indispensables pour de nombreuses applications en médecine, dans l’industrie, dans la science et dans la recherche environnementale. La radioactivité fait partie de notre quotidien.

Différences importantes d’un endroit à l’autre

L’exposition naturelle aux radiations varie d’un endroit à l’autre, selon la géologie et l’altitude. Dans les Alpes, elle peut être deux fois plus forte que sur le Plateau. Comme le rayonnement cosmique augmente avec l’altitude, même pendant un court séjour de vacances à la montagne, la dose reçue est plus forte que pendant une année entière aux environs d’une centrale nucléaire. Il en va de même pour un seul vol transcontinental. Le personnel navigant absorbe même jusqu’à 7 millisieverts (msv) supplémentaires de rayonnement naturel par an.

En Suisse, les doses de rayonnement sont totalement inoffensives. En Inde, au Brésil et en Iran, il existe des régions dans lesquelles les populations absorbent chaque année, à cause du sous-sol rocheux, des doses de rayonnement naturel jusqu’à cinquante fois plus fortes qu’en Suisse. En Suisse et dans l’UE, 20 msv par an sont la valeur limite légale pour les personnels médicaux et techniques exposés aux radiations, cette dose étant de 50 msv aux Etats-Unis. Le tableau ci‑dessous aide à mieux classer les doses de radiations:

Source: Forum Medizin und Energie

Les retombées radioactives après l’accident du réacteur de Tchernobyl en 1986 et les essais d’armes nucléaires faits en surface dans les années 1960 ne représentent aujourd’hui que quelques centièmes de millisieverts. La dose imputable à l’accident de Fukushima n’est pas mesurable en Suisse.

Vous trouverez des informations complémentaires sur le thème de la comparaison des doses de rayonnement sur le Forum Medizin und Energie.

Différents types de rayonnements

Lorsque des noyaux atomiques instables se désintègrent, il y a émission de trois types de rayonnement: rayonnements alpha, bêta et gamma. Les rayonnements alpha et bêta sont dus à des particules atomiques (électrons). Par contre, pour le rayonnement gamma, il s’agit d’une lumière à très haute énergie.

Les rayons alpha et bêta ont des portées faibles. Il est facile de s’en protéger. Pour arrêter les lourdes particules alpha, il suffit d’une feuille de papier ou de la couche cutanée extérieure de cellules mortes. Avec les rayons bêta, il faut dix feuilles de papier ou une feuille d’aluminium. Par contre, les rayons gamma sont très chargés en énergie et pénétrants. Pour leur faire écran, des plaques de plomb ou des murs en béton sont nécessaires. Les rayons alpha et bêta ont des portées faibles. Il est facile de s’en protéger. Pour arrêter les lourdes particules alpha, il suffit d’une feuille de papier ou de la couche cutanée extérieure de cellules mortes. Avec les rayons bêta, il faut dix feuilles de papier ou une feuille d’aluminium. Par contre, les rayons gamma sont très chargés en énergie et pénétrants. Pour leur faire écran, des plaques de plomb ou des murs en béton sont nécessaires. Il est possible de se protéger efficacement contre le rayonnement.

Si le corps humain est irradié par des rayons alpha, bêta ou gamma, il ne devient pas lui-même radioactif, de la même façon qu’un patient ne rayonne pas lui-même après une radiographie. Vous trouverez un socle de connaissances plus complet sur le thème «Radioactivité et radioprotection» dans la brochure du même nom, éditée par l’Office fédéral de la santé publique.

Demi-vie : extrêmement courte à extrêmement longue

Le temps qui s’écoule jusqu’à ce que la moitié d’une quantité donnée d’atomes instables se soit désintégrée – et donc que le rayonnement radioactif ait aussi diminué de moitié – est appelé demi-vie.

Chaque sorte d’atome radioactif (isotope) a sa propre demi-vie. Il y a dans la nature des isotopes dont la demi-vie est d’une fraction de seconde et d’autres pour lesquels elle est de milliards d’années. Les isotopes de l’uranium ont parfois des demi-vies très longues. C’est pour cela que l’uranium 235 et surtout l’uranium 238, dont la durée de vie est extrêmement longue, sont encore présents sur Terre de nos jours.

Le nombre de désintégrations par seconde indique l’intensité du rayonnement et l’activité d’une substance radioactive. Cette dernière s’exprime avec une unité appelée becquerel (Bq). Beaucoup de transformations par seconde correspondent à un grand nombre de becquerels, peu de transformations à un petit nombre.

Les substances fortement radioactives se transforment rapidement et avec beaucoup de désintégrations radioactives par seconde (grand nombre de becquerels) et ont donc une demi-vie très courte. Les substances faiblement radioactives comme l’uranium 235 et l’uranium 238, ne subissent par contre qu’un petit nombre de désintégrations radioactives par seconde (petit nombre de becquerels) et ont donc des demi-vies très longues: dans le cas de l’uranium 238, la demi-vie correspond à l’âge actuel de la Terre. Il est ainsi possible d’avoir une idée de l’âge de la Terre à partir des demi-vies et des proportions existant encore aujourd’hui de ces isotopes. En effet, tout l’uranium disponible à l’origine a vu le jour – comme tous les autres éléments – avant l’apparition de notre système solaire.

Même si des demi-vies très longues peuvent impressionner, il n’y a pas lieu de s’inquiéter. Là où les désintégrations sont rares, il y a aussi peu de rayonnement. Le rayonnement de l’uranium non activé, tel qu’il est livré à la centrale nucléaire dans des éléments de combustible frais, est donc inoffensif et ne nécessite aucune protection spécifique.