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23/02/2022 08:43 Mesurer la radioactivité: unités (Becquerel, Gray, Sievert), e

23/02/2022 08:43 Mesurer la radioactivité: unités (Becquerel, Gray, Sievert), enjeux et moyens https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/mesure-de-la-radioactivite-unites 1/11 Accueil > Énergies nucléaires > Fiches pédagogiques > Mesure de la radioactivité (unités) Contrôle de la radioactivité au sein de la centrale de Saint-Alban en Isère (©EDF-Christel Sasso) À RETENIR Le Becquerel (Bq) est l’unité de mesure de la radioactivité d’un corps. Elle caractérise le nombre de désintégrations spontanées de noyaux d’atomes instables qui s’y produit par seconde. Dans le corps humain, la radioactivité est naturellement de 120 Bq/kg. Le Gray (Gy) est l’unité qui permet de mesurer la quantité de rayonnement absorbé par un corps exposé à de la radioactivité. Le Sievert (Sv) est utilisé pour exprimer les effets biologiques des rayonnements ionisants sur la matière vivante. La réglementation française fixe le seuil de dose efficace maximale admissible pour une personne à 1 mSv/an au-delà de la radioactivité naturelle (en moyenne 2,4 mSv/an) en excluant les doses reçues en médecine (en moyenne 1,3 mSv/an). Dans l’industrie nucléaire, le compteur Geiger est très souvent utilisé pour détecter les rayonnements bêta et gamma. Imprimer 23/02/2022 08:43 Mesurer la radioactivité: unités (Becquerel, Gray, Sievert), enjeux et moyens https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/mesure-de-la-radioactivite-unites 2/11 Définition et catégories Les noyaux d’atomes radioactifs sont des noyaux instables, en raison de déséquilibres dans leur constitution en protons et en neutrons. Afin de retrouver un équilibre, ces noyaux radioactifs se désintègrent spontanément en d’autres noyaux d’atomes plus stables en émettant leur excès de masse sous forme de particules (noyaux d’hélium α, électrons β- ou positrons β+) et/ou de rayonnement électromagnétique (photons gamma). L ’énergie émise est appelée radioactivité. Pour mesurer la radioactivité et ses effets, trois unités sont utilisées pour évaluer trois types de grandeurs : la cadence des désintégrations, l’énergie radioactive absorbée et ses effets biologiques. Le Becquerel (Bq) : mesure de la radioactivité Le Becquerel (Bq) est l’unité de mesure de la radioactivité d’un corps. Elle caractérise le nombre de désintégrations spontanées de noyaux d’atomes instables qui s’y produit par seconde. Plus l’activité d’un élément instable est forte, plus sa radioactivité est puissante. 1Bq = 1 désintégration par seconde Par rapport aux ordres de grandeur qu’elle mesure, cette unité est très petite (à titre d’exemple, la radioactivité du corps humain est supérieure à 8 000 Bq). L ’activité des sources s’exprime généralement en multiples du Becquerel ; du kBq (10 ) au TBq (10 ), tandis que l’activité d’échantillons environnementaux s’exprime souvent en mBq (10 ), voire en µBq (10 ). L ’activité radioactive d’une substance est souvent rapportée à : un volume : Bq/l ou Bq/m ; une masse : Bq/kg ; une surface : en Bq/m . Le Gray (Gy) : mesure de la dose absorbée Si une personne se trouve dans une pièce où sont présents des atomes instables, seule une partie de la radioactivité ambiante l’atteindra. Cette partie est exprimée par l’unité « Gray ». Le Gray (Gy) est l’unité qui permet de mesurer la quantité de rayonnement absorbé (appelée dose absorbée) par un corps exposé à de la radioactivité. Il correspond à la quantité d’énergie communiquée à un corps par unité de masse exposée. 1 Gy = 1 joule par kilo de matière irradiée Plus l’activité d’un élément instable est importante, plus sa radioactivité est forte. « » 3 12 -3 -6 3 2 23/02/2022 08:43 Mesurer la radioactivité: unités (Becquerel, Gray, Sievert), enjeux et moyens https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/mesure-de-la-radioactivite-unites 3/11 Lorsque le facteur temps est pris en compte, la mesure de la quantité de rayonnement absorbée est appelée « débit de dose » : un débit de dose de 1 Gy/h n’aura pas les mêmes effets s’il est subi pendant 5 minutes ou pendant quelques secondes. Le Sievert (Sv) : mesure des effets biologiques Le Sievert (Sv) est utilisé pour exprimer les effets biologiques des rayonnements ionisants sur la matière vivante. Tout d’abord, il est nécessaire de comprendre que les effets de la radioactivité sur les tissus vivants, à dose absorbée égale (mesurée en Gray), varient significativement suivant la nature du rayonnement incident. Par exemple, l’impact du rayonnement alpha, à énergie égale, est le double de celui des rayonnements bêta et gamma. La dose équivalente radiologique La dose équivalente radiologique est une notion qui tient compte des effets variables des différents types de rayonnements radioactifs sur les tissus vivants. Elle est obtenue en multipliant la dose absorbée par l’efficacité des rayonnements radioactifs α, β ou γ (gamma) sur la moyenne des tissus vivants. La notion de « dose équivalente radiologique » n’est pas une grandeur dotée d’une unité propre, mais elle permet de calculer la « dose équivalente biologique ». La dose équivalente biologique La dose équivalente biologique est une dose à l’organe, qui permet d’estimer l’effet subi par un type de tissu ou organe exposé à une radioactivité dont on connaît la composition en α, β ou γ. Chaque tissu et organe a une vulnérabilité spécifique face à un rayonnement ionisant. A titre d’exemple, pour une même exposition, la vulnérabilité tissulaire du foie est trois fois plus importante que celle du poumon. Ce calcul nous permet d’obtenir la « dose équivalente biologique ». Celle-ci est obtenue en pondérant la dose équivalente radiologique par un facteur de vulnérabilité tissulaire, spécifique à chaque type d’organe pour une même dose de rayonnement absorbée. La dose équivalente biologique est exprimée en Sievert (Sv). Contrairement au Becquerel, le Sievert est une unité très grande par rapport à ses utilisations courantes. Des effets cliniques immédiats sont constatés à partir de doses de l’ordre de un Sievert. On utilise plus souvent ses sous-multiples (les mSv et µSv). La dose efficaceffi Chaque tissu et organe a une vulnérabilité spécifique face à un rayonnement ionisant. « » 23/02/2022 08:43 Mesurer la radioactivité: unités (Becquerel, Gray, Sievert), enjeux et moyens https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/mesure-de-la-radioactivite-unites 4/11 La dose efficace permet d’évaluer l’exposition du corps entier aux rayonnements et d’estimer les dommages subis par l’ensemble de l’organisme. Elle tient compte de la sensibilité particulière de chaque tissu irradié et de la nature des rayonnements. Elle est obtenue en additionnant les doses équivalentes de tous les tissus et organes irradiés. La dose efficace est donc en quelque sorte une moyenne des doses équivalentes biologiques sur une personne, une « dose au corps entier ». La dose efficace est également exprimée en Sievert. Pour toute dose exprimée en Sievert, il convient donc d’indiquer s’il s’agit d’une dose équivalente biologique ou d’une dose efficace. Fonctionnement technique ou scientifique Enjeux La radioactivité est présente à l’état naturel dans notre environnement : en temps normal, plus de 10 becquerels par m d’air peuvent être mesurés du fait de particules naturelles. Cependant, certaines activités humaines peuvent avoir un impact sur le taux naturel de la radioactivité, telles que l’utilisation d’instruments médicaux (radiodiagnostic, radiothérapie, imagerie nucléaire, etc.) et la production d’électricité dans les réacteurs nucléaires. Il est nécessaire de pouvoir mesurer et évaluer l’impact et le taux de cette radioactivité dans le but de prévenir les risques humains et de s’assurer du bon niveau des seuils de sécurité. La réglementation française fixe le seuil de dose efficace maximale tolérée sur une personne à 1 mSv/an au-delà de la radioactivité naturelle (en moyenne 2,4 mSv/an) et des doses reçues en médecine. Aux États-Unis, ce seuil maximal toléré est de 4 mSv/an. Au total, un Français est exposé en moyenne à une dose efficace de 3,7 mSv/an , quasiment exclusivement en raison de la radioactivité naturelle (radon, rayonnements telluriques, rayonnements cosmiques) et de l'exposition médicale. Moyens La radioactivité est imperceptible par l’homme. Plusieurs instruments spécialisés peuvent être utilisés pour la mesurer dans un lieu ou sur une personne. Tous reposent sur le même fonctionnement technique : ils mesurent le nombre d’ionisations (arrachements d’électrons aux atomes) et d’excitations (transmissions d’énergie aux atomes qui passent à un état excité) provoquées par les rayonnements radioactifs qui traversent le détecteur de l’instrument de mesure. 3 Au total, un Français est exposé en moyenne à une dose efficace de 3,7 mSv/an. « » (1) 23/02/2022 08:43 Mesurer la radioactivité: unités (Becquerel, Gray, Sievert), enjeux et moyens https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/mesure-de-la-radioactivite-unites 5/11 Techniquement, le rayonnement radioactif passe d’abord dans le volume sensible du détecteur de l’instrument. En fonction de la conception de l’appareil et du type de rayonnements que l’on veut mesurer, ce détecteur peut être un matériau gazeux, solide ou liquide. Le rayonnement interagit avec la matière du détecteur : effets électriques, chimiques ou lumineux résultant de l’ionisation du gaz, du liquide, du cristal ou du film photographique que le détecteur contient dans son capteur. Ces informations sont ensuite amplifiées, comptées et traitées par la sonde, pour indiquer le flux des particules radioactives, l’énergie des particules et la dose absorbée. Ces détecteurs sont extrêmement sensibles. Ils peuvent mesurer des activités radioactives un million de fois inférieures aux niveaux nocifs pour notre santé. Les instruments de mesures peuvent généralement être regroupés en 4 catégories : les dosimètres, mesurant l’exposition externe d’un individu aux rayonnements (dosimètre photographique, dosimètre thermoluminescent) ; les détecteurs de rayonnements bêta et gamma (compteur Geiger-Müller) ; les détecteurs de rayonnements alpha (compteurs proportionnels à courant gazeux) ; les détecteurs de neutrons. uploads/Philosophie/ mesurer-la-radioactivite-unites-becquerel-gray-sievert-enjeux-et-moyens 1 .pdf