Dans cette troisième partie, nous étudierons la radioactivité et ses conséquences sur l’homme. Nous verrons tout d’abord l’histoire de la radioactivité, puis dans un second temps les différents types de radioactivité et le transfert de celle-ci à l’homme. Enfin, nous expliquerons les effets de ce phénomène physique sur l’être humain (au niveau biologique et moléculaire).

Sommaire de la partie III


I. Histoire de la radioactivité
  • A. La découverte de la radioactivité
  • B. Les différents types de désintégration
  • C. Loi de désintégration radioactive
II. Lieu et transmission de la radioactivité
  • A. Lieu de la radioactivité naturelle
  • B. Transfert du noyau radioactif
  • C. Exposition de la population
III. Effet sur le corps
  • A. Les différentes iradiations
  • B. Effets biologiques
  • C. Effets au niveau de l'ADN

I. Histoire de la radioactivité

A. La découverte de la radioactivité


Image1 - Le scientifique

La radioactivité est découverte en 1896 par Henri Becquerel, qui travaille sur le rayonnement X. Il cherche à savoir si les corps fluorescents émettent un rayonnement capable d'impressionner une plaque photographique à travers un papier noir.

Il fait ses expériences avec du sel d'uranium qu'il expose au soleil pour le rendre fluorescent ; mais un jour, par manque de soleil, il laisse par hasard au voisinage d'une plaque photographique des composés d'uranium ; il constate que la plaque était impressionnée. Il suppose alors qu'il s'agit d'une propriété spécifique de l'uranium. Il admet que l'uranium émet des rayonnements particuliers et les appelle rayons uraniques.

 Image2 - Minerai d'uranium

Dès 1898, avec son mari Pierre, Marie Curie annonce la présence d'un nouvel élément, le polonium (Z=84), puis ensuite l'existence du radium (Z=88). C'est alors qu'elle propose le nom de radioactivité au phénomène découvert par Becquerel.

Des isotopes peuvent donc être rendus radioactifs en les bombardant de particules comme des protons, des neutrons ou des radiations électromagnétiques.

B. Les différents types de désintégration

Les isotopes peuvent être classés en deux catégories : les stables et les instables. Ces derniers ont tendance à se désintégrer spontanément pour se transformer en un noyau plus stable. Cette désintégration peut entraîner l’émission de rayonnement α, β- ou β+. Ces désintégrations sont souvent accompagnées d’une émission de photons ou de rayons gamma.

Les rayonnements ionisants ont un pouvoir ionisant différent.

Image6 - Le pouvoir ionisant

  • > rayonnement α : le pouvoir de pénétration des rayonnements alpha est faible (une simple feuille de papier ou 4 à 5 cm d'air les arrêtent totalement).


  • > rayonnement β : le parcours des électrons et positons dans la matière est plus important que celui des particules alpha (de l'ordre de quelques mètres maximum dans l'air).


  • > rayonnement γ : un noyau atomique qui se trouve dans un état d'énergie instable émet un photon très énergétique, donc très pénétrant, pour atteindre un état d'énergie stable ; il faut plusieurs centimètres de matériaux denses comme le plomb pour l'atténuer. Le rayonnement gamma est un faisceau de photons sans charge ni masse.

C. Loi de désintégration radioactive

L'évolution du nombre de noyaux radioactifs présents dans un échantillon au cours du temps est donnée par Equation où :

Image7 - Graphe de la loi de désintégration radioactive

  • > N représente le nombre de noyaux radioactifs encore présents (non désintégrés) à l'instant t dans l'échantillon.

  • > N0 représente le nombre de noyaux radioactifs présents dans l'échantillon à l'instant initial t=0.

  • > λ est la constante radioactive de l’élément.

  • > t est le temps écoulé depuis l'instant initial.

Dans cette expression, le coefficient de t est négatif. N est une fonction décroissante du temps (il reste de moins en moins de noyaux radioactifs dans l'échantillon). Mais les propriétés de la fonction exponentielle font que N tend vers 0 lorsque t tend vers l'infini. En principe il reste donc toujours des noyaux radioactifs dans l'échantillon.
Donc, plus la constante radioactive λ est grande, plus la décroissance est rapide

La demi-vie radioactive, notée t1/2, d'un échantillon de noyaux radioactifs est égale à la durée nécessaire pour que, statistiquement, la moitié des noyaux radioactifs présents dans l'échantillon se désintègrent et a pour formule :

 N(t+t1/2) = N(t) / 2


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