Dosimétrie des rayonnements

Curie à Becquerel – Conversion

L’unité d’origine pour mesurer la quantité de radioactivité était le curie (symbole Ci), qui est une unité de radioactivité non SI définie en 1910. Un curie a été initialement nommé en l’honneur de Pierre Curie , mais a été considéré au moins par certains comme étant en l’honneur de Marie Curie également. Un curie a été initialement défini comme équivalent au nombre de désintégrations qu’un gramme de radium-226 subira en une seconde . Actuellement, un curie est défini comme 1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ désintégrations par seconde . Donc:

1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

L’unité SI pour mesurer la quantité de radioactivité est le  becquerel  (symbole  Bq ). Le  becquerel  est nommé en l’honneur d’Henri Becquerel, un physicien français qui a découvert la radioactivité en 1896.  Un becquerel  (1Bq) équivaut à  1 désintégration par seconde .

Curie à Becquerel – Problème avec la solution

Un échantillon de matériau contient 1 mikrogramme d’iode 131. Il convient de noter que l’iode 131 joue un rôle majeur en tant qu’isotope radioactif présent dans les produits de fission nucléaire et qu’il contribue de façon importante aux risques pour la santé lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère lors d’un accident. L’iode-131 a une demi-vie de 8,02 jours.

Calculer:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 initialement présents.
2. L’activité de l’iode 131 dans les curies.
3. Le nombre d’atomes d’iode 131 qui resteront dans 50 jours.
4. Temps nécessaire à l’activité pour atteindre 0,1 mCi.

Solution:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 peut être déterminé en utilisant la masse isotopique comme ci-dessous.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

N _I-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ noyaux / mol) / (130,91 g / mol)

N _I-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ noyaux

2. L’activité de l’iode 131 dans les curies peut être déterminée en utilisant sa constante de désintégration :

L’iode 131 a une demi-vie de 8,02 jours (692928 s) et donc sa constante de désintégration est:

En utilisant cette valeur pour la constante de désintégration, nous pouvons déterminer l’activité de l’échantillon:

3) et 4) Le nombre d’atomes d’iode-131 qui resteront dans 50 jours (N _50d ) et le temps qu’il faudra pour que l’activité atteigne 0,1 mCi peuvent être calculés en utilisant la loi de décroissance:

Comme on peut le voir, après 50 jours, le nombre d’atomes d’iode 131 et donc l’activité sera environ 75 fois plus faible. Après 82 jours, l’activité sera environ 1200 fois plus faible. Par conséquent, le temps de dix demi-vies (facteur 2 ¹⁰ = 1024) est largement utilisé pour définir l’activité résiduelle.

Historiquement, l’unité originale pour mesurer la quantité de radioactivité était le curie (symbole Ci), qui est une unité de radioactivité non SI définie en 1910. L’unité SI pour mesurer la quantité de radioactivité est le becquerel (symbole Bq). Le becquerel est nommé en l’honneur d’Henri Becquerel. Rutherford (symbole Rd) est également une unité non SI définie comme l’activité d’une quantité de matière radioactive dans laquelle un million de noyaux se désintègrent par seconde. Cette unité a été introduite en 1946, mais après l’introduction du becquerel en 1975, le rutherford est devenu obsolète.

Calcul de la radioactivité

Un échantillon de matériau contient 1 mikrogramme d’iode 131. Il convient de noter que l’iode 131 joue un rôle majeur en tant qu’isotope radioactif présent dans les produits de fission nucléaire et qu’il contribue de façon importante aux risques pour la santé lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère lors d’un accident. L’iode-131 a une demi-vie de 8,02 jours.

Calculer:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 initialement présents.
2. L’activité de l’iode 131 dans les curies.
3. Le nombre d’atomes d’iode 131 qui resteront dans 50 jours.
4. Temps nécessaire à l’activité pour atteindre 0,1 mCi.

Solution:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 peut être déterminé en utilisant la masse isotopique comme ci-dessous.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

N _I-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ noyaux / mol) / (130,91 g / mol)

N _I-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ noyaux

2. L’activité de l’iode 131 dans les curies peut être déterminée en utilisant sa constante de désintégration :

L’iode 131 a une demi-vie de 8,02 jours (692928 s) et donc sa constante de désintégration est:

En utilisant cette valeur pour la constante de désintégration, nous pouvons déterminer l’activité de l’échantillon:

3) et 4) Le nombre d’atomes d’iode-131 qui resteront dans 50 jours (N _50d ) et le temps qu’il faudra pour que l’activité atteigne 0,1 mCi peuvent être calculés en utilisant la loi de décroissance:

Comme on peut le voir, après 50 jours, le nombre d’atomes d’iode 131 et donc l’activité sera environ 75 fois plus faible. Après 82 jours, l’activité sera environ 1200 fois plus faible. Par conséquent, le temps de dix demi-vies (facteur 2 ¹⁰ = 1024) est largement utilisé pour définir l’activité résiduelle.

L’unité d’origine pour mesurer la quantité de radioactivité était le curie (symbole Ci), qui est une unité de radioactivité non SI définie en 1910. Rutherford (symbole Rd ) est également une unité non SI définie comme l’activité d’une quantité de matière radioactive dans laquelle un million de noyaux se désintègrent par seconde . Cette unité a été introduite en 1946, mais après l’introduction du becquerel en 1975, le rutherford est devenu obsolète.

Actuellement, un rutherford équivaut à un mégabecquerel :

1Rd = 1 x 10 ⁶ Bq = 1 MBq

Un rutherford représente une activité assez importante. Le corps humain typique contient environ 0,0037 Rd (14 mg) de potassium 40 naturel. De plus, un corps humain contenant 16 kg de carbone aurait également environ 0,0037 Rd de carbone 14 (24 nanogrammes).

Rutherford – Exemples

La relation entre la demi-vie et la quantité de radionucléide nécessaire pour donner une activité d’un rutherford est illustrée sur la figure. Cette quantité de matière peut être calculée en utilisant λ, qui est la constante de désintégration de certains nucléides:

La figure suivante illustre la quantité de matériel nécessaire pour 37 kilorutherford de radioactivité. Il est évident que plus la demi-vie est longue, plus la quantité de radionucléide nécessaire pour produire la même activité est importante. Bien sûr, la substance à longue durée de vie restera radioactive pendant beaucoup plus longtemps. Comme on peut le voir, la quantité de matière nécessaire pour 37 kRd de radioactivité peut varier d’une quantité trop petite pour être vue (0,00088 gramme de cobalt-60), à travers 1 gramme de radium-226, à près de trois tonnes d’uranium-238 .

Exemple – Calcul de la radioactivité

Un échantillon de matériau contient 1 mikrogramme d’iode 131. Il convient de noter que l’iode 131 joue un rôle majeur en tant qu’isotope radioactif présent dans les produits de fission nucléaire et qu’il contribue de façon importante aux risques pour la santé lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère lors d’un accident. L’iode-131 a une demi-vie de 8,02 jours.

Calculer:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 initialement présents.
2. L’activité de l’iode 131 dans les curies.
3. Le nombre d’atomes d’iode 131 qui resteront dans 50 jours.
4. Temps nécessaire à l’activité pour atteindre 0,1 mCi.

Solution:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 peut être déterminé en utilisant la masse isotopique comme ci-dessous.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

N _I-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ noyaux / mol) / (130,91 g / mol)

N _I-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ noyaux

2. L’activité de l’iode 131 dans les curies peut être déterminée en utilisant sa constante de désintégration :

L’iode 131 a une demi-vie de 8,02 jours (692928 s) et donc sa constante de désintégration est:

En utilisant cette valeur pour la constante de désintégration, nous pouvons déterminer l’activité de l’échantillon:

3) et 4) Le nombre d’atomes d’iode-131 qui resteront dans 50 jours (N _50d ) et le temps qu’il faudra pour que l’activité atteigne 0,1 mCi peuvent être calculés en utilisant la loi de décroissance:

Comme on peut le voir, après 50 jours, le nombre d’atomes d’iode 131 et donc l’activité sera environ 75 fois plus faible. Après 82 jours, l’activité sera environ 1200 fois plus faible. Par conséquent, le temps de dix demi-vies (facteur 2 ¹⁰ = 1024) est largement utilisé pour définir l’activité résiduelle.

L’unité SI pour mesurer la quantité de radioactivité est le becquerel (symbole Bq ). Le becquerel est nommé en l’honneur d’Henri Becquerel, un physicien français qui a découvert la radioactivité en 1896. Un becquerel (1Bq) équivaut à 1 désintégration par seconde .

Une unité de radioactivité plus ancienne est le curie. Le curie a été initialement défini comme équivalent au nombre de désintégrations qu’un gramme de radium-226 subira en une seconde. Actuellement, un curie est défini en utilisant des becquerels comme 1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ désintégrations par seconde. Donc

1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

Un becquerel représente une très petite quantité d’activité. Le corps humain typique contient environ 3,7 kBq (14 mg) de potassium 40 naturel. De plus, un corps humain contenant 16 kg de carbone aurait également environ 3,7 kBq de carbone 14 (24 nanogrammes). Les activités mesurées dans une centrale nucléaire (à l’exception du combustible irradié) ont souvent une activité plus élevée que le becquerel, et les multiples suivants sont souvent utilisés:

1 kBq (kilobecquerel) = 1E3 Bq

1 MBq (mégabecquerel) = 1E6 Bq

1 GBq (gigabecquerel) = 1E9 Bq

1 TBq (terabecquerel) = 1E12 Bq

Becquerel – Exemples

La relation entre la demi-vie et la quantité de radionucléide nécessaire pour donner une activité de 37 GBq (1 Ci) est illustrée sur la figure. Cette quantité de matière peut être calculée en utilisant λ, qui est la constante de désintégration de certains nucléides:

La figure suivante illustre la quantité de matériel nécessaire pour 37 GBq de radioactivité. Il est évident que plus la demi-vie est longue, plus la quantité de radionucléide nécessaire pour produire la même activité est importante. Bien sûr, la substance à longue durée de vie restera radioactive pendant beaucoup plus longtemps. Comme on peut le voir, la quantité de matière nécessaire pour 37 GBq de radioactivité peut varier d’une quantité trop petite pour être vue (0,00088 gramme de cobalt-60), à travers 1 gramme de radium-226, à près de trois tonnes d’ uranium-238 .

Exemple – Calcul de la radioactivité

Un échantillon de matériau contient 1 mikrogramme d’iode 131. Il convient de noter que l’iode 131 joue un rôle majeur en tant qu’isotope radioactif présent dans les produits de fission nucléaire et qu’il contribue de façon importante aux risques pour la santé lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère lors d’un accident. L’iode 131 a une demi-vie de 8,02 jours.

Calculer:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 initialement présents.
2. L’activité de l’iode 131 dans les curies.
3. Le nombre d’atomes d’iode 131 qui resteront dans 50 jours.
4. Temps nécessaire à l’activité pour atteindre 0,1 mCi.

Solution:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 peut être déterminé en utilisant la masse isotopique comme ci-dessous.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

N _I-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ noyaux / mol) / (130,91 g / mol)

N _I-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ noyaux

2. L’activité de l’iode 131 dans les curies peut être déterminée en utilisant sa constante de désintégration :

L’iode 131 a une demi-vie de 8,02 jours (692928 s) et donc sa constante de désintégration est:

En utilisant cette valeur pour la constante de désintégration, nous pouvons déterminer l’activité de l’échantillon:

3) et 4) Le nombre d’atomes d’iode-131 qui resteront dans 50 jours (N _50d ) et le temps qu’il faudra pour que l’activité atteigne 0,1 mCi peuvent être calculés en utilisant la loi de décroissance:

Comme on peut le voir, après 50 jours, le nombre d’atomes d’iode 131 et donc l’activité sera environ 75 fois plus faible. Après 82 jours, l’activité sera environ 1200 fois plus faible. Par conséquent, le temps de dix demi-vies (facteur 2 ¹⁰ = 1024) est largement utilisé pour définir l’activité résiduelle.

L’unité d’origine pour mesurer la quantité de radioactivité était le curie (symbole Ci), qui est une unité de radioactivité non SI définie en 1910. Un curie a été initialement nommé en l’honneur de Pierre Curie , mais a été considéré au moins par certains comme étant en l’honneur de Marie Curie également. Un curie a été initialement défini comme équivalent au nombre de désintégrations qu’un gramme de radium-226 subira en une seconde . Actuellement, un curie est défini comme 1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ désintégrations par seconde . Donc:

1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

Un curie représente une grande quantité d’activité. Le corps humain typique contient environ 0,1 μCi (14 mg) de potassium 40 naturel. De plus, un corps humain contenant 16 kg de carbone aurait également environ 0,1 μCi de carbone 14 (24 nanogrammes). Les activités mesurées dans une centrale nucléaire (à l’exception du combustible irradié) ont souvent une activité généralement inférieure à celle du curie, et les multiples suivants sont souvent utilisés:

1 mCi (milicurie) = 1E-3 Ci

1 µCi (microcurie) = 1E-6 Ci

Bien que son utilisation continue soit découragée par de nombreuses institutions, le curie est encore largement utilisé dans le gouvernement, l’industrie et la médecine dans le monde.

Curie – Exemples

La relation entre la demi-vie et la quantité de radionucléide nécessaire pour donner une activité d’un curie est illustrée sur la figure. Cette quantité de matière peut être calculée en utilisant λ , qui est la constante de désintégration de certains nucléides:

La figure suivante illustre la quantité de matière nécessaire pour 1 curie de radioactivité. Il est évident que plus la demi-vie est longue, plus la quantité de radionucléide nécessaire pour produire la même activité est importante. Bien sûr, la substance à longue durée de vie restera radioactive pendant beaucoup plus longtemps. Comme on peut le voir, la quantité de matière nécessaire pour 1 curie de radioactivité peut varier d’une quantité trop petite pour être vue (0,00088 gramme de cobalt-60), à travers 1 gramme de radium-226, à près de trois tonnes d’ uranium-238 .

Exemple – Calcul de la radioactivité

Un échantillon de matériau contient 1 mikrogramme d’iode 131. Il convient de noter que l’iode 131 joue un rôle majeur en tant qu’isotope radioactif présent dans les produits de fission nucléaire et qu’il contribue de façon importante aux risques pour la santé lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère lors d’un accident. L’iode-131 a une demi-vie de 8,02 jours.

Calculer:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 initialement présents.
2. L’activité de l’iode 131 dans les curies.
3. Le nombre d’atomes d’iode 131 qui resteront dans 50 jours.
4. Temps nécessaire à l’activité pour atteindre 0,1 mCi.

Solution:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 peut être déterminé en utilisant la masse isotopique comme ci-dessous.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

N _I-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ noyaux / mol) / (130,91 g / mol)

N _I-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ noyaux

2. L’activité de l’iode 131 dans les curies peut être déterminée en utilisant sa constante de désintégration :

L’iode 131 a une demi-vie de 8,02 jours (692928 s) et donc sa constante de désintégration est:

En utilisant cette valeur pour la constante de désintégration, nous pouvons déterminer l’activité de l’échantillon:

3) et 4) Le nombre d’atomes d’iode-131 qui resteront dans 50 jours (N _50d ) et le temps qu’il faudra pour que l’activité atteigne 0,1 mCi peuvent être calculés en utilisant la loi de décroissance:

Comme on peut le voir, après 50 jours, le nombre d’atomes d’iode 131 et donc l’activité sera environ 75 fois plus faible. Après 82 jours, l’activité sera environ 1200 fois plus faible. Par conséquent, le temps de dix demi-vies (facteur 2 ¹⁰ = 1024) est largement utilisé pour définir l’activité résiduelle.

Unités de radioactivité

Comme cela a été écrit, la radioactivité (activité de certains radionucléides) est le processus par lequel un noyau instable se désintègre spontanément et aléatoirement pour former un noyau différent (ou un état d’énergie différent – désintégration gamma), dégageant un rayonnement sous forme de particules atomiques ou de particules élevées. rayons d’énergie. Cette décroissance se produit à un taux constant et prévisible qui est appelé constante de désintégration. En conséquence, une mesure de la radioactivité est basée sur le comptage des désintégrations par seconde. L’activité ne dépend que du nombre de désintégrations par seconde, pas du type de désintégration, de l’énergie des produits de désintégration ou des effets biologiques du rayonnement. Il peut être utilisé pour caractériser le taux d’émission de rayonnement ionisant.

Les unités de radioactivité (le curie et le becquerel) peuvent également être utilisées pour caractériser une quantité globale de rejets contrôlés ou accidentels d’atomes radioactifs . Parce que la probabilité de décroissance est une quantité physique fixe, pour un nombre connu d’atomes d’un radionucléide particulier, un nombre prévisible se désintègre dans un temps donné. Par exemple, selon la Commission de sûreté nucléaire (NSC) du Japon, les quantités totales d’activité libérées lors de l’accident de Fukushima Daiichi entre le 11 mars et le 5 avril étaient d’environ 130 PBq (pétabecquerels, 3,5 mégacuries) pour l’iode 131 et 11 PBq pour le césium -137.

Selon l’UNSCEAR, de 1998 à 2002, les rejets annuels moyens mondiaux de tritium dans l’atmosphère et dans le milieu aqueux des installations nucléaires étaient estimés à 11,7 PBq et 16,0 PBq, respectivement. Notez que le tritium émet des particules bêta de faible énergie avec une courte portée dans les tissus corporels et, par conséquent, pose un risque pour la santé en raison de l’exposition interne uniquement après ingestion dans l’eau potable ou la nourriture, ou par inhalation ou absorption par la peau. Selon la CIPR, une mi-temps biologique du tritium est de 10 jours pour HTO et de 40 jours pour OBT (tritium lié organiquement) formé à partir de HTO dans le corps des adultes.

Voir aussi: SOURCES, EFFETS ET RISQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS, UNSCEAR 2016, ISBN: 978-92-1-142316-7.

Historiquement, l’unité originale pour mesurer la quantité de radioactivité était le curie (symbole Ci), qui est une unité de radioactivité non SI définie en 1910. L’unité SI pour mesurer la quantité de radioactivité est le becquerel (symbole Bq). Le becquerel est nommé en l’honneur d’Henri Becquerel. Rutherford (symbole Rd) est également une unité non SI définie comme l’activité d’une quantité de matière radioactive dans laquelle un million de noyaux se désintègrent par seconde. Cette unité a été introduite en 1946, mais après l’introduction du becquerel en 1975, le rutherford est devenu obsolète.

Exemple – Calcul de la radioactivité

Un échantillon de matériau contient 1 mikrogramme d’iode 131. Il convient de noter que l’iode 131 joue un rôle majeur en tant qu’isotope radioactif présent dans les produits de fission nucléaire et qu’il contribue de façon importante aux risques pour la santé lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère lors d’un accident. L’iode-131 a une demi-vie de 8,02 jours.

Calculer:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 initialement présents.
2. L’activité de l’iode 131 dans les curies.
3. Le nombre d’atomes d’iode 131 qui resteront dans 50 jours.
4. Temps nécessaire à l’activité pour atteindre 0,1 mCi.

Solution:

1. Le nombre d’atomes d’iode-131 peut être déterminé en utilisant la masse isotopique comme ci-dessous.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

N _I-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ noyaux / mol) / (130,91 g / mol)

N _I-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ noyaux

2. L’activité de l’iode 131 dans les curies peut être déterminée en utilisant sa constante de désintégration :

L’iode 131 a une demi-vie de 8,02 jours (692928 s) et donc sa constante de désintégration est:

En utilisant cette valeur pour la constante de désintégration, nous pouvons déterminer l’activité de l’échantillon:

3) et 4) Le nombre d’atomes d’iode-131 qui resteront dans 50 jours (N _50d ) et le temps qu’il faudra pour que l’activité atteigne 0,1 mCi peuvent être calculés en utilisant la loi de décroissance:

Comme on peut le voir, après 50 jours, le nombre d’atomes d’iode 131 et donc l’activité sera environ 75 fois plus faible. Après 82 jours, l’activité sera environ 1200 fois plus faible. Par conséquent, le temps de dix demi-vies (facteur 2 ¹⁰ = 1024) est largement utilisé pour définir l’activité résiduelle.

En analysant les réactions de désintégration nucléaire, nous appliquons les nombreuses lois de conservation . Les réactions de désintégration nucléaire sont soumises aux lois classiques de conservation pour la charge, la quantité de mouvement, la quantité de mouvement angulaire et l’énergie (y compris les énergies de repos). Les lois de conservation supplémentaires, non prévues par la physique classique, sont:

• Loi de conservation du nombre de Lepton
• Loi de conservation du nombre de baryons
• Loi de conservation de la charge électrique

Certaines de ces lois sont respectées en toutes circonstances, d’autres non. Nous avons accepté la conservation de l’énergie et de l’élan. Dans tous les exemples donnés, nous supposons que le nombre de protons et le nombre de neutrons sont conservés séparément. Nous trouverons des circonstances et des conditions dans lesquelles cette règle n’est pas vraie. Lorsque nous envisageons des réactions nucléaires non relativistes, c’est essentiellement vrai. Cependant, lorsque nous envisageons les énergies nucléaires relativistes ou celles impliquant les interactions faibles, nous constaterons que ces principes doivent être étendus.

Certains principes de conservation sont nés de considérations théoriques, d’autres ne sont que des relations empiriques. Néanmoins, toute réaction non expressément interdite par les lois sur la conservation se produira généralement, peut-être à un rythme lent. Cette attente est basée sur la mécanique quantique. À moins que la barrière entre les états initial et final ne soit infiniment élevée, il y a toujours une probabilité non nulle qu’un système fasse la transition entre eux.

Aux fins de l’analyse des réactions non relativistes, il suffit de noter quatre des lois fondamentales régissant ces réactions.

1. Conservation des nucléons . Le nombre total de nucléons avant et après une réaction est le même.
2. Conservation de la charge . La somme des charges sur toutes les particules avant et après une réaction est la même
3. Conservation de l’élan . L’élan total des particules en interaction avant et après une réaction est le même.
4. Conservation de l’énergie . L’énergie, y compris l’énergie de masse au repos, est conservée dans les réactions nucléaires.

Référence: Lamarsh, John R. Introduction to Nuclear engineering 2nd Edition

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Cet article est basé sur la traduction automatique de l’article original en anglais. Pour plus d’informations, voir l’article en anglais. Pouvez vous nous aider Si vous souhaitez corriger la traduction, envoyez-la à l’adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous apprécions votre aide, nous mettrons à jour la traduction le plus rapidement possible. Merci

La désintégration nucléaire (désintégration radioactive) se produit lorsqu’un atome instable perd de l’énergie en émettant un rayonnement ionisant . La désintégration radioactive est un processus aléatoire au niveau d’atomes uniques, en ce que, selon la théorie quantique, il est impossible de prédire quand un atome particulier va se désintégrer. Pendant la désintégration radioactive, un noyau instable se décompose spontanément et aléatoirement pour former un noyau différent (ou un état d’énergie différent – désintégration gamma), dégageant un rayonnement sous forme de particules atomiques ou de rayons de haute énergie. Cette décroissance se produit à un taux constant et prévisible qui est appelé demi-vie. Un noyau stable ne subira pas ce type de désintégration et n’est donc pas radioactif. Il existe de nombreux modes de désintégration radioactive:

• 

  Radioactivité alpha . La désintégration alpha est l’émission de particules alpha (noyaux d’hélium). Les particules alpha se composent de deux protons et de deux neutrons liés ensemble en une particule identique à un noyau d’hélium. En raison de sa très grande masse (plus de 7000 fois la masse de la particule bêta) et de sa charge, il ionise le matériau lourd et a une très courte portée .

• Radioactivité bêta . La désintégration bêta est l’émission de particules bêta . Les particules bêta sont des électrons ou des positons à haute énergie et à grande vitesse émis par certains types de noyaux radioactifs tels que le potassium-40. Les particules bêta ont une plus grande plage de pénétration que les particules alpha, mais encore beaucoup moins que les rayons gamma. Les particules bêta émises sont une forme de rayonnement ionisant également connu sous le nom de rayons bêta. La production de particules bêta est appelée désintégration bêta.
• Radioactivité gamma . La radioactivité gamma est constituée de rayons gamma. Les rayons gamma sont des rayonnements électromagnétiques (photons de haute énergie) de très haute fréquence et de haute énergie. Ils sont produits par la désintégration des noyaux lors de leur transition d’un état de haute énergie à un état inférieur appelé décroissance gamma. La plupart des réactions nucléaires s’accompagnent d’émissions gamma.
• Emission de neutrons . L’émission de neutrons est un type de désintégration radioactive de noyaux contenant des neutrons en excès (en particulier des produits de fission), dans lequel un neutron est simplement éjecté du noyau. Ce type de rayonnement joue un rôle clé dans le contrôle des réacteurs nucléaires , car ces neutrons sont des neutrons retardés .

Nature de la radioactivité

Comme il a été écrit, les noyaux atomiques sont constitués de protons et de neutrons, qui s’attirent mutuellement par la force nucléaire , tandis que les protons se repoussent via la force électromagnétique en raison de leur charge positive. Ces deux forces se font concurrence, conduisant à une stabilité variée des noyaux. Il n’y a que certaines combinaisons de neutrons et de protons, qui forment des noyaux stables . Les neutrons stabilisent le noyau , car ils s’attirent les uns les autres et les protons, ce qui aide à compenser la répulsion électrique entre les protons. En conséquence, à mesure que le nombre de protons augmente, un rapport croissant de neutrons aux protons est nécessaire pour former un noyau stable. S’il y en a trop (les neutrons obéissent également au principe d’exclusion de Pauli ) ou trop peu de neutrons pour un nombre donné de protons, le noyau résultant n’est pas stable et subit une décroissance radioactive . La plupart des atomes trouvés dans la nature sont stables et n’émettent pas de particules ou d’énergie qui changent de forme au fil du temps. Sur les 82 premiers éléments du tableau périodique, 80 ont des isotopes considérés comme stables. Le technétium, le prométhium et tous les éléments ayant un numéro atomique supérieur à 82 sont instables et se décomposent par désintégration radioactive. Les isotopes instables se désintègrent spontanément par diverses voies de désintégration radioactive , le plus souvent la désintégration alpha, la désintégration bêta, la désintégration gamma ou la capture d’électrons. De nombreux autres types rares de désintégration, comme la fission spontanée ou l’émission de neutrons, sont connus.

La désintégration nucléaire (désintégration radioactive) se produit lorsqu’un atome instable perd de l’énergie en émettant un rayonnement ionisant . La désintégration radioactive est un processus aléatoire au niveau d’atomes uniques, en ce que, selon la théorie quantique, il est impossible de prédire quand un atome particulier va se désintégrer. En d’autres termes, un noyau d’un radionucléide n’a pas de «mémoire». Un noyau ne «vieillit» pas avec le temps. Ainsi, la probabilité de sa décomposition n’augmente pas avec le temps, mais reste constante quelle que soit la durée d’existence du noyau. Pendant sa désintégration imprévisible, ce noyau instable se décompose spontanément et aléatoirement pour former un noyau différent (ou un état d’énergie différent – désintégration gamma), dégageant un rayonnement sous forme de particules atomiques ou de rayons de haute énergie.

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