Unités:
- Activité:
Becquerel: 1 désintégration par seconde (ancien:
1 Curie = 3.7 1010 Becquerel)
- Dose absorbée: énergie déposée dans la
matière par ionisation
1 Gray = 1 Joule/Kg = 6.25 1012 MeV/Kg
(ancien 1 rad = 10-2 Gray)
- Dose équivalente pour dommages biologique:
Sievert:
1 Sv = 1 Gray * Q (ancien 1 rem = 10-2 Sv)
- Q: facteur de qualité, combien de fois pire que les
photons est la particule (Q dépend aussi de l'énergie)
Facteur de qualité pour differentes particules
|  | p | neutrons
rapides
| neutrons
lents |  |
|---|
| 1 | 5 | 20 | 20 | 103 | 1 |
Doses légales:
Les personnes professionnellement exposées aux radiations sont soumises
de par la loi à un contrôle médical annuel et à une
analyse de sang. Ils doivent aussi porter un "film badge" qui permet de mesurer
la dose de radiation . Comme leur dose est mesurée, la loi
tolère une dose plus élevées pour ces personnes que pour
les personnes non controlées.
Les limites légales sont autour de 15 mSv par an pour les professionnels
Doses létales:
Avec 2.5 à 3 Gray: 50% de mortalité en 30 jours sans aucun
traitement médical.
Irradiation naturelle
Environ 0.4 à 4 mSv par an dans la plupart du monde. On ingère
environ 2 mSv par an de radioactivité naturelle.
Les sources naturelles les plus importantes sont:
- 40K contenu dans votre propre corps.
- Rayons cosmiques:
Plus vous habitez en hauteur plus vous êtes
irradiés, c'est un problème pour les pilotes d'avions long
courrier, plus vous habitez vers les pôles, plus vous êtes
irradiés.
- Montagnes granitiques:
les régions montagneuses récentes sont
défavorisées.
- Radon:
le fait que le centre de la terre est chaud, est dû aux
désintégration de l'uranium et du thorium. La
désintégration de l'uranium dégage un gaz radioactif: le
radon. Celui-ci remonte à la surface par les fissures du sol. Il est
plus lourd que l'air. Si vous avez une telle fissure arrivant dans un local mal
aéré (les économies d'énergie ont poussé les
gens à très bien isoler leur maisons) le radon va s'accumuler
dans ce local. Dans certaines régions cela peut poser de très
gros problèmes et malheureusement peu d'études
systématiques ont été réalisées.
- Contrôles médicaux:
les radiographies médicales utilisent
encore de fortes doses de radiations. Les technologies nouvelles (chambres
à fils, cristaux, silicium) essayent de supplanter la pellicule
photographique comme moyen de détection, ce qui permettrait de
réduire les doses. Il n'est pas raisonnable de refuser
des contrôles médicaux par crainte des radiations car
les inconvénients du risque de mauvais diagnostic supplantent
alors les inconvénients des radiations.
- Essais nucléaires militaires:
les essais nucléaires militaires dans l'atmosphères
(et les tirs réels) laissent des traces mesurables encore aujourd'hui.
- Produits dangereux:
les sources radioactives peuvent être très
dangereuses si elles ne sont pas manipulées correctement (par exemple par
des contrebandiers). Des vieux appareils (radioscopie, "energiseur d'eau",
réveils qui brillent dans la nuit) peuvent contenir du radium. Les
manchons qui servent à catalyser la combustion des gaz dans les lampes
à gaz d'éclairage sont fabriqués en thorium et sont
relativement radioactifs si l'on considère qu'ils sont en vente libre.
Exemples de calcul de dose
Dose recue par les cosmiques (au niveau de la mer)
Les rayons cosmiques arrivant au niveau de la terre sont principalement
des muons d'énergie assez grande.
Ils se situent vers le minimum d'ionisation
dE/dx = 2 MeV/(g/cm2) (formule de Bethe-Bloch ou tables )
Flux (intégré dans toutes les directions)
= 2.4 10-2 /cm2sec
( 1 an = 
107sec )
=> 7.54 105 muons /cm2 /an
Dose = energie deposée par Kilogramme
La dose sera: 2 MeV/(g/cm2) * 7.54 105 /cm2
/an = 1.5 106 MeV/g /an
Dose annuelle= 1.5 106 MeV/g * 1.6 10-13 Joule/MeV *
1000 g/kg = 2.4 10-4 Joule/kg = 2.4 10-4 Gray
Dose équivalente annuelle (Q=1)= 0.24 mSv (= 24 mrem)
Débit de dose que l'on recoit de la part d'une source de
60Co d'activité 25 microCurie à une distance de
1 m
Le 60Co émet 2
de 1.13 MeV et 1.33 MeV pour chaque désintegration,
on prendra donc une valeur moyenne de 1.23 MeV.
L'activité = 25 10-6 Curie = 9.25 105
Becquerel)
Calculons le flux(/cm2) de photons à 1 m de distance
Flux = 2 * activité / Surface
= 2 * 9.25 105 sec-1 /
( 4 * (100cm)2 )
= 15 /cm2 .sec
= 0.53 105 /cm2/heure
La probabilité d'intéraction d'un photon de 1.23 MeV dans de l'eau
est d'environ 7 %/(g/cm2). Nous ferons l'approximation pessimiste que
toute l'énergie du photon est dissipée dans le corps après
l'intéraction. Ceci n'est pas rigoureusement vrai car à ces
énergies, dominées par l'effet Compton, le photon diffusé
a de bonnes chances de ressortir du corps.
Dose = 0.53 105 /(cm2*heure) * 1.23 MeV * 0.07 / (g/cm2)
= 0.456 104 MeV/(g*heure)
= 0.73 10-6 Gray/heure (0.07 mrad/heure)
Dose équivalente (Q=1) = 0.7 microSv/heure (0.07 mrem /heure)
Si l'on se rapproche à 10 cm, on gagne un facteur 100 dans l'angle solide
et donc dans le flux. La dose passe à 0.07 mSv /hour.
Une exposition temporaire ne pose pas de problèmes, mais on doit
éviter de stocker cette source dans le tiroir de son bureau!
Les particules ionisantes déposent de l'énergie dans le corps. Si
cette énergie est très grande elle provoque des brûlures.
Si l'énergie est petite elle peux quand même causer la
dégradations des molécules les plus sensibles. Par exemple les
molécules contenus dans l'ADN. Il ce peux donc que l'information de
L'ADN soit corrompue ce qui peux induire des cancers ou au contraire la mort
de la cellule. Si c'est de l'ADN d'une cellule de reproduction l'erreur peut se
transmettre à la descendance, c'est d'ailleurs le moteur numéro
un de l'évolution biologique.
Les radiations sont donc plus dangereuse pour les femmes que pour les hommes
car chez les femmes les cellules de reproduction sont présentes à
la naissance et ne peuvent pas être recrée. Si une femme subit une
radiation nucléaire les dangers pour la reproduction sont
définitifs. Chez les hommes les cellules de reproduction se
régénèrent en quelque semaines, le danger pour la
reproduction s'estompent donc avec le temps après un accident. Les
cellules qui se reproduisent rapidement sont les plus sensibles ce qui explique
par exemple la chute des cheveux. La moelle osseuse est composée de
cellules a reproduction rapide, ce qui explique les leucémies dues aux
radiations, on utilise ce fait pour détruire intentionnellement la
moelle osseuse des patients qui subissent des greffes importantes pour
éviter les rejets.
Les mêmes effets peuvent être utilisés pour traiter des
maladies. Si l'on dépose une source près d'une tumeur,
les cellules vont être localement détruites par "brûlure".
Les coups de soleils sont en fait des accidents nucléaires dus à
l'exposition trop prolongée aux flux de particules sortant d'un
réacteur de fusion nucléaire non blindé.