La radioactivité

La radioactivité d'un atome est due à l'activité de son noyau. En effet, ce sont les forces attractives et répulsives qui se débattent en son sein qui en sont la cause.

La notion d'isotope joue aussi un rôle dans la décroissance radioactive des noyaux. En effet, celle-ci sera différente selon l'isotope concerné. Pour rappel, deux isotopes sont des atomes qui ont le même nombre de protons et donc le même numéro atomique, tout en ayant un nombre de neutrons différents.

La demie-vie d'un isotope se caractérise par la période au bout de laquelle la moitié des atomes d'un certain échantillon initial radioactif se sera désintégré.

A quoi sert la radioactivité ?
L'énergie libérée par la radioactivité est d'une très grande puissance. Même si son utilisation est controversée, il reste encore beaucoup de potentiel à la radioactivité, les moteurs à fusion par exemple, permettraient de réduire considérablement l'empreinte carbone et les gaz à effet de serre.

La désintégration radioactive est régie par une loi très importante, la loi de désintégration radioactive. C'est une loi statistique qui est définie par le hasard. En effet, elle explique qu'un radio nucléotide a autant de chances de se désintégrer à un certain moment qu'un autre radio nucléotide de la même espèce. Elle définit aussi que les désintégrations ne dépendent pas des conditions externes physico chimiques. Sur un échantillon de matière radioactive et durant un laps de temps défini, la proportion des noyaux qui se désintègrent est la même. On peut donc en sortir une formule :

    \[ N (t) = N_{0} e^ {- \lambda t } \]

Cependant, il faut remarquer que la loi n'est valable que pour les radio nucléotides initiaux et ne s'applique pas à ceux qui découlent de leur désintégration.

Pour que le noyau et les électrons restent stables entre eux. Ils sont donc liés par une énergie de liaison. Si ils ne sont pas bien liés entre eux, les atomes deviennent instables et se transforment. Ils sont donc radioactifs. Il existe trois types de radioactivité.

Radioactivité bêta

La radioactivité bêta est un type de désintégration radioactive où une particule bêta (électron ou positron) est émise. On parle de radioactivité bêta + quand un positron est émis mais on parle de radioactivité – quand c’est un électron qui est émis.

Radioactivité alpha

La radioactivité alpha est un rayonnement provoqué par une désintégration alpha qui est une désintégration radioactive où un noyau atomique éjecte une particule alpha qui se transforme en un autre noyau dont le nombre de masse est diminué de 4 et le numéro atomique de 2 à cause de la particule alpha manquante qui est analogue au noyau d’hélium 4.

Radioactivité gamma

La radioactivité gamma est un rayonnement provoqué par une désintégration gamma. Le plu souvent, ces désintégrations accompagnent des désintégrations alpha ou bêta. En effet, quand il émet un rayon alpha ou bêta, le noyau devient excité. Lors de l’émission d’un rayonnement électromagnétique gamma, le noyau peut donc redescendre à un état plus stable.

Noyau stable

Certains noyaux qui ont une bonne énergie de liaison restent stables. En réalité, la stabilité n'existe pas vraiment. On considère qu'on atome est stable quand sa demie-vie est égale à 1033 années, soit la durée de vie du proton.

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Les effets de la radioactivité sur la vie

Quels sont les risques d'une exposition à la radioactivité ?
Une exposition aux rayons radioactifs cause des dégâts en deux temps. Dans un premier temps des lésions cutanées apparaissent accompagnées de vertiges et de vomissements. Dans un second temps, et ce, des années après parfois, des cancers se développent, des problèmes de vision ou de l'infertilité apparaît.

La radioactivité cause des mutations génétiques graves qui peuvent aller jusqu'à entraîner la mort.

Dans un premier temps, les sujets souffrent de vomissements et peu à peu les organes lâchent les uns après les autres. La radioactivité se loge dans la glande thyroïde. Des brûlures graves entraînant la chute de la peau ont également lieu.

S'en suivent alors des cancers dus aux altérations des cellules par les ondes radioactives.

Quoi qu'il en soit, des années après une exposition à la radiation, la plupart des sujets ont vu leur vie se raccourcir.

La contamination aux particules radioactives peut avoir plusieurs sources. En effet, de la radioactivité naturelle est présente dans l'atmosphère. Cette dernière vient principalement des rayonnements solaires. Ensuite, il est possible d'être contaminé par des rejets ou dépôts radioactifs suite à l'activité humaine. C'est cette dernière solution qui cause un problème de santé.

En ce qui concerne les différents modes de pénétration dans l'organisme, ces derniers sont :

  • L'inhalation ;
  • L'ingestion ;
  • La pénétration cutanée.

La radioactivtié en France

Dans le cas de la France, les habitants sont en moyenne soumis à 4,5 mSv par an. Sur ces 4,5 mSv, 1,6 sont dus à la radioactivité naturelle terrestre et le reste est en partie imputé aux examens médicaux qui utilisent la radioactivité.

Cette dose est tout à fait sans danger pour la vie.

Le cas de l'explosion de la centrale de Tchernobyl

Résumé

Le drame est survenu dans un épreuve qui avait pour objectif d'apporter la preuve que la centrale pouvait être relancée d'elle-même après une perte totale de l'infrastructure électrique. La centrale était dotée de générateurs gasoil, mais ceux-ci mettaient 15 secondes pour débuter leur fonctionnement et 60 à 75 secondes pour finalement atteindre leur potentiel optimal. Cette période étant perçue comme trop haute, le but était d'exploiter l'énergie cinétique du turbo-alternateur pour relancer les pompes de recirculation primaires durant cette période. Cependant, cela n'a pas fonctionné et la chaleur a violemment augmenté au sein du réacteur. L'eau s'est alors radiolysée.

La radiolyse consiste en la décomposition d'une matière en ions

Un test d'îlotage était programmé sur le réacteur 4 pour essayer l'alimentation électrique de secours qui permet au réacteur de marcher en toute sécurité durant un dysfonctionnement de courant. La puissance thermique du réacteur avait été diminuée de 1 000 à 200 Méga Watt à l'occasion du cette expérience au cours de la soirée du 25 au 26 avril. L'expérience était au début programmée au cours de la journée du 25 avril, mais une autre centrale électrique tomba en rade et le centre de contrôle de Kiev demanda de décaler l'expérience car son énergie était primordial pour satisfaire l'utilisation d'énergie de la soirée. À 23 h 04, le centre de contrôle de Kiev donna l'accord de reprendre l'expérience. Le drame s'est alors produit après une série de fautes faites par les ingénieurs de la centrale en éliminant sous les instructions de leur supérieur, Anatoli Diatlov, des sécurités. Les fournisseurs d'accès ont singulièrement enfrein des procédures assurant la sécurité du réacteur et dès lors de la centrale. Enfin, à partir de sa mise en présence en 1977, la centrale est menée par Viktor Petrovitch Brioukhanov, un scientifique en thermodynamique et non un expert du nucléaire. Le 26 avril 1986, entre 1 h 03 et 1 h 07, deux pompes complémentaires du circuit de refroidissement sont enclenchées pour tenter d'augmenter la puissance du réacteur. Le flot de plus entraîne une augmentation de température dans les échangeurs de chaud.  À 1 h 19, pour immobiliser la vitesse d'eau arrivant dans les séparateurs de vapeur, la puissance des pompes reste toujours augmentée et dépasse le seuil autorisée. L'outil demande la fin d'urgence cependant les signaux sont coincés et les fournisseurs d'accès font le choix de poursuivre le test. L'essai proprement dit commence à 1 h 23 min 4 s. Les vannes d'alimentation en vapeur de la turbine sont clôturées, ce qui fait hausser la pression dans le circuit primaire. Les générateurs gasoil démarrent et atteignent leur potentiel nominale à 1 h 23 min 43 s. Durant ce temps, l'alimentation des pompes était donnée par l'inertie des turbo-alternateurs. La vitesse d'eau passant dans le réacteur décroît tout au long de la coup de pompe des turbo-alternateurs, ce qui génère l'apprentissage de bulles dans le liquide de refroidissement. en raison du coefficient de vide positif, le réacteur entre dans une rétroaction favorable, provoquant une rapide montée du potentiel du réacteur. À 1 h 23 min 40 s, le contremaître dans les ténèbres Alexandre Akimov, sous les instructions d'Anatoli Diatlov, le technicien en responsable adjoint, déclenche la fin d'urgence. Les barres de contrôle sont descendues, sans grande répercussion : en effet, le réacteur est d'ores et déjà bien trop bouillant, ce qui a déformé les canaux voués aux barres de commande ; ces dernières ne sont descendues qu'à 1,50 m à la place des 7 m normaux. À 1 h 23 min 44 s, la radiolyse de l'eau induit une détonation d'hydrogène et d'oxygène. De petites détonations se fabriquent, éjectant les barres permettant la conduite du réacteur. En 3 à 5 secondes, la puissance du réacteur centuple. Les 1 200 tonnes de la dalle de ciment recouvrant le réacteur sont projetées dans le ciel et retombent de biais sur le cœur du réacteur qui est pété par l'impact. Un embrasement essentiel s'estime, alors qu'une Éclat aux reflets bleus se dégage du gouffre formé. Les ingénieurs qui sont là-bas et le responsable Brioukhanov tiré du sommeil à 1 h 30, ne saisissent pas instantanément la grandeur de la tragédie. Celui-ci contacte le ministre de l'Énergie à 4 h en indiquant que « Le cœur du réacteur n'est pas selon toute vraisemblance en panne ». Il réceptionne pour ordre de maintenir le refroidissement par eau du réacteur ; cet ordre, que Brioukhanov persistera à appliquer toute la journée, n'aura pour effet que de relâcher plus de radio-éléments dans l'atmosphère et de noyer les structures souterraines communes aux réacteurs 3 et 4, menaçant considérablement l'utilisation et l'intégrité du réacteur 3. Le technicien en responsable chargé du réacteur 3 prendra, avant la nuit tombée et face aux directives de Brioukhanov, le choix de faire passer ce réacteur en arrêt à froid, permettant donc de le protéger d'une destruction certaine, au vu de la destruction modulée des poses.

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Conséquences

Où est passé le nuage de Tchernobyl ?
Lors du passage du nuage radioactif de Tchernobyl, on a reproché aux gouvernements, notamment au gouvernement français de minimiser les conséquences. En effet, ces derniers ont fait croire aux populations que le nuage s'était arrêté aux frontières de l'Europe alors qu'il a en réalité porté des retombées radioactives jusque dans les Alpes.

Le 26 avril 1986, jour de l'accident, c’est un vent de 30 à 40 km/h qui emporte un panache de poussières radioactives vers le nord de l’Ukraine, la Biélorussie et les pays Baltes. La nocivité est accrue par la concentration encore grande des poussières et la présence d’éléments extrêmement radioactifs à vie courte (l’activité des matières radioactives décroîtra de 100 % à 40 % de la première à la vingt quatrième heure). Les environs de la centrale sont fortement contaminés par la retombée au sol d’une partie des poussières, notamment les plus lourdes. L’activité des matières radioactives diminue beaucoup plus lentement que le premier jour. Le panache initial qui contient plus de 50 % de la radioactivité qui sera relâchée continue sa course vers le nord, alors qu’à partir du 27 avril les rejets seront poussés vers l’ouest. Le nuage, allégé des éléments lourds comme le plutonium qui ont contaminé les environs de la centrale, contient des gaz rares (xénon, krypton) et des corps assez volatils (iode, césium, tellure, strontium, ruthénium). Parvenu au-dessus des pays scandinaves où des pluies abondantes ont été à l’origine de fortes contaminations au sol, le panache initial s’est rabattu vers l’est avant de ramener les polluants radioactifs vers le sud. Les rejets du 27 avril, poussés vers l’ouest, abordent la France par l’est et par le sud. Ils survoleront le territoire entre le 30 avril et le 5 mai. Les masses d’air contaminé ont progressé vers l’ouest. De fortes pluies ou l’interception du nuage par les massifs montagneux ont ramené une partie de la radioactivité au sol, provoquant des contaminations localement élevées notamment en Autriche. En France, ce seront certaines parties des Vosges, du Jura, des Alpes du Sud et de la Corse qui seront les plus touchées. Le 5 mai est la date à laquelle les rejets en provenance de Tchernobyl se sont arrêtés. À cette date, le radioélément le plus nocif est l’iode-131 qui est assez volatil et qui assimilable par la thyroïde (il faudra environ 3 mois pour que son activité soit divisée par 1000). À long terme la principale contamination au sol est celle due au césium 137.

Bilan

Quels sont les débats autour du nucléaire ?
En conclusion, le nucléaire est un sujet encore très controversé. Certains disent de lui qu'il est polluant tandis que d'autres vantent son efficacité. Pour autant, il reste encore beaucoup de travaux à effectuer sur le sujet afin de l'améliorer et peut-être d'améliorer les sources d'énergies disponibles.

La totalité des installations nucléaires même lorsqu'elles fonctionnent correctement rejettent de la radioactivité, plus ou moins importante dans l'eau et dans l'air. Les pouvoirs publics pensent que ces rejets ne sont pas dangereux mais toute dose du rayonnement comporte un risque cancérigène et génétique. Deux faits sont souvent négligés par les calculs et donc les risques sont sous estimés. Tout d'abord, lorsque les éléments radioactifs sont rejetés (quelque soit la quantité) les cellules vivantes peuvent absorber dans le milieu des éléments toxiques qu'ils renferment et retiennent par le mécanisme au niveau des membranes.

Les substances radioactives sont formés d'atomes instables qui en se transmutant émettent des radiations. Ces radiations invisibles, impalpables et inodores troublent le fonctionnement des cellules des êtres vivants. Une très forte irradiation tue les cellules ; c'est-à-dire qu'il y a au niveau de l'ADN de ces dernières une rupture d'un ou des deux brins. Il y a des systèmes de "réparation" naturelle intervenant pour corriger les cellules fidèlement mais quelque fois ces système de suffisent pas donc il y a modification de celles-ci. Cette forte irradiation entraîne aussi des brûlures radioactives, des maladies (comme par exemple lorsque le césium se fixe un peu partout dans les muscles) et fréquemment la mort. A un niveau moins élevé d'irradiation il y a l'apparition des cancers, par exemple lorsque l'iode 131 pénètre dans le corps, se retrouvera à la fin sur la thyroïde, irradiant toutes les cellules qui se trouvent sur son passage et y causant souvent des cancers de voies respiratoires. Les cancers peuvent apparaître une trentaine d'années plus tard. Et aussi l'apparition des maladies génétiques qui peuvent apparaître deux ou trois génération plus tard .L'apparition de ces troubles dépend de la vitesse de division des cellules par exemple les cellules sanguines se renouvellent tous les trois mois alors que les cellules du larynx, du poumon ou de l'intestin se renouvellent très lentement.

 La dangerosité des effets biologiques de la radioactivité est si dense (quelque soit la quantité de rayonnement ionisant reçue) , on peut le voir grâce à la destruction totale des villes de Japon Hiroshima et Nagasaki ou encore l'accident catastrophique de Tchernobyl qui a été provoqué par l'emballement du réacteur, l'explosion entraîna la destruction totale du réacteur. Ni de rappeler que Marie Curie et sa fille Irène Joliot Curie sont mortes de leucémies radio induites.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.