TPE : Quelles sont les effets de la radioactivité sur l'homme ?
Publié le 21/08/2012
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Dans le cas d'une irradiation globale, le tissu critique est la moelle osseuse, où se forment les cellules sanguines. Aucun effet n'est constaté pour un équivalent de dose inférieur à 0,3 Sv. De 0,3 à 1 Sv, il y a diminution temporaire spontanément réversible du nombre des lymphocytes (variété de globules blancs) ; aucun traitement n'est nécessaire. Pour des équivalents de dose compris entre 1 et 2 Sv, des signes cliniques se manifestent (vomissements). L'hospitalisation est nécessaire ; la guérison survient spontanément. Au-delà de 2 Sv, un traitement doit être entrepris dans un centre spécialisé. Les rayonnements peuvent avoir un effet immunodépresseur (vulnérabilité accrue aux infections) si l'équivalent de dose dépasse 1 Sv en irradiation unique. La " dose létale 50 Sv ", qui entraîne 50% de décès en l'absence de traitement, est évaluée chez l'homme à 4,5 Sv reçus en une seule fois. Pour certains traitements par radiothérapie, dans des conditions bien codifiées, on administre des équivalents de dose " corps entier " beaucoup plus élevés, allant jusqu'à 10 Sv. En matière d'irradiation partielle, les tissus les plus sensibles sont les tissus reproducteurs, le cristallin et la peau. L'irradiation des organes génitaux peut entraîner chez l'homme une stérilité temporaire (entre 2 et 6 Sv) ou définitive (équivalents de dose supérieurs à 8 Sv). Chez la femme, une telle irradiation provoque la stérilité pour un équivalent de dose qui diminue avec l'âge (12 Sv à 20 ans ; 5 Sv à 45 ans). Les effets sur la peau varient en fonction de l'équivalent de dose : - érythème (rougeur) pour une irradiation localisée de 4 à 7 Sv ; - phlyctène (cloque) pour une irradiation localisée de 7 à 10 Sv ;
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De tels noyaux, instables, émettent un noyau léger d'hélium afin de devenir moins volumineux et ainsi se rapprocher de la stabilité.
Il s'avère que cette manièred'expulser deux protons et deux neutrons groupés est plus économique que d'expulser des protons et des neutrons de manière isolée.Les périodes des désintégrations alpha sont souvent longues.
Ainsi, certains émetteurs alpha comme le thorium-232 et l'uranium-238 mettent des milliards d'années àse désintégrer.
Le radium-226 se désintègre lui avec une période de 1600 ans.
Equation d'une désintégration α : [pic]Un noyau de nature X se désintègre en un noyau de type Y avec deux neutrons et deux protons en moins en émettant une particule alpha (noyau d'hélium) et unphoton γ.Le numéro atomique de l'élément initial diminue alors de 2 unités.
2) Les types de rayonnementsLes désintégrations spontanées qui constituent la radioactivité sont donc dues à l'instabilité des noyaux.
Les deux principales causes d'instabilité sont un trop grandnombre de nucléons ou un déséquilibre entre les nombres de protons et de neutrons.
Dans le premier cas, le noyau recherche la stabilité en émettant un noyaud'hélium He2+ (deux protons et deux neutrons) aussi appelé " particule α".
Dans le second cas, un proton se transforme en un neutron (ou l'inverse), avec émissiond'un électron ou d'un positon, c'est la radioactivité β.La radioactivité γ accompagne en général ces deux transformations.
a.
Les rayonnements alpha ( α)L'émission de particules α concerne surtout les très gros noyaux, dont le plus gros observé dans la nature est celui de l'uranium-238 comportant 92 protons et 136neutrons.De tels noyaux, instables, émettent un noyau léger d'hélium afin de devenir moins volumineux et ainsi se rapprocher de la stabilité.
Il s'avère que cette manièred'expulser deux protons et deux neutrons groupés est plus économique que d'expulser des protons et des neutrons de manière isolée.Les périodes des désintégrations alpha sont souvent longues.
Ainsi, certains émetteurs alpha comme le thorium-232 et l'uranium-238 mettent des milliards d'années àse désintégrer.
Le radium-226 se désintègre lui avec une période de 1600 ans.
Equation d'une désintégration α : [pic]Un noyau de nature X se désintègre en un noyau de type Y avec deux neutrons et deux protons en moins en émettant une particule alpha (noyau d'hélium) et unphoton γ.Le numéro atomique de l'élément initial diminue alors de 2 unités.Le rayonnement alpha :
b.
Les rayonnements bêta ( β)Il existe deux types d'émissions bêta ( β) : l'émission β- et l'émission β+.
Lors de la première, le noyau émet un électron et un antineutrino (difficilement détectable) :le numéro atomique de l'élément initial augmente alors d'une unité (conversion d'un neutron en proton à l'intérieur du noyau).
Lors de la seconde, le noyau émet unpositron (antiparticule de l'électron de charge positive) et un neutrino : le numéro atomique diminue d'une unité (conversion d'un proton en neutron à l'intérieur dunoyau).
Dans les deux cas, le nombre de masse (nombre de nucléons) demeure inchangé.
Equation de la désintégration β+ : [pic]Equation de la désintégration β-: [pic]Le rayonnement beta :
c.
Les rayonnements gamma ( γ)L'émission d'un rayon gamma accompagne en général une désintégration α ou β, ou encore la capture d'un neutron par un noyau.
Ces événements laissentgénéralement le noyau dans un état excité, c'est-à-dire avec un supplément d'énergie par rapport à son état naturel.
Le noyau perd alors cet excès d'énergie enémettant un " grain d'énergie électromagnétique ", un photon gamma.
[pic]
Les différents rayonnements α, β et γ ne présentent pas les mêmes dangers d'ionisation.
Ils ne possèdent pas la même quantité d'énergie et certains sont arrêtés plusfacilement que d'autres.
Le document ci-dessous montre les capacités de pénétration de chacune:3) Les unités de mesure
Trois unités de mesure différentes sont utilisées pour mesurer la radioactivité :
a.
Mesure de l'activité radioactiveL'unité permettant de mesurer l'activité radioactive d'une source est le becquerel (Bq).
1 becquerel correspond à 1 désintégration en 1 seconde.
Par exemple, dans lecorps humain, 6600 atomes se désintègrent en moyenne chaque seconde pour un individu de 70 kg.
On dit alors que le corps humain est une source radioactived'activité 6600 becquerels (cette radioactivité est due à un isotope de potassium présent dans le corps humain).
Il est important de remarquer que l'activité d'unesource radioactive ne dépend donc pas seulement de la nature de la substance mais aussi de la quantité de matière radioactive.b.
Mesure de la dose absorbée
Les rayonnements radioactifs communiquent de l'énergie à la matière qu'ils traversent.
La dose reçue par un corps exposé à un rayonnement correspond à la quantitéd'énergie reçue par ce corps.
L'unité utilisée est le gray (Gy), elle correspond à une énergie de 1 joule par kg de matière irradiée.
La matière que l'on considère ici estcelle qui subit le rayonnement.
Cette unité est purement quantitative : elle ne dépend que de la masse irradiée et de la quantité de rayonnement reçue.
c.
Mesure de l'effet biologique
Les rayons α, β et γ n'ont pas les mêmes effets sur un organisme vivant.
C'est pourquoi on a été amené à créer une unité qui tient compte des différents effetsbiologiques des rayonnements pour mesurer les dégâts occasionnés à un organisme vivant.
L'effet biologique mesuré s'appelle équivalent de dose et est donné ensievert (Sv).
Il dépend donc de plusieurs facteurs différents : la dose reçue, la nature du rayonnement, la durée d'exposition et l'organe atteint.
Les effets de la.
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