Qu’est-ce que le rayonnement de fond naturel – Définition

Le rayonnement de fond naturel est un rayonnement ionisant, qui provient de diverses sources naturelles. Ce rayonnement n’est associé à aucune activité humaine. Dosimétrie des rayonnements

Sources de rayonnement naturelles et artificiellesLe rayonnement est tout autour de nous . Dans, autour et au-dessus du monde dans lequel nous vivons. C’est une force d’énergie naturelle qui nous entoure. C’est une partie de notre monde naturel qui est là depuis la naissance de notre planète. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux rayonnements ionisants . Les rayonnements ionisants sont générés par des réactions nucléaires , la décroissance nucléaire , par des températures très élevées ou par l’accélération de particules chargées dans des champs électromagnétiques.

Rayonnement de fond naturel

Le rayonnement de fond naturel est un rayonnement ionisant, qui provient de diverses sources naturelles. Toutes les créatures vivantes, depuis le début des temps, ont été et sont encore exposées aux rayonnements ionisants . Ce rayonnement n’est associé à aucune activité humaine. Il y a des isotopes radioactifs dans notre corps, nos maisons, l’air, l’eau et le sol. Nous sommes tous également exposés aux rayonnements de l’espace.

Sources de rayonnement de fond naturel

Nous divisons toutes ces sources de rayonnement naturel en trois groupes:

Rayonnement cosmique

Rayonnement cosmique - Source naturelle de rayonnement
Source: nasa.gov Licence: domaine public

Le rayonnement cosmique fait référence aux sources de rayonnement sous forme de rayons cosmiques qui proviennent du soleil ou de l’espace. Au niveau du sol, les  muons , dont l’énergie est principalement comprise entre 1 et 20 GeV, contribuent à environ 75% du débit de dose absorbé dans l’air libre. Le reste provient d’électrons produits par les muons ou présents dans la cascade électromagnétique. La dose annuelle de rayons cosmiques   au niveau de la mer est d’environ  0,27 mSv  (27 mrem). Si vous vivez à des altitudes plus élevées ou si vous êtes un passager fréquent des compagnies aériennes, cette exposition peut être considérablement plus élevée, car l’atmosphère est plus mince ici. Les effets du  champ magnétique terrestre  déterminent également la dose du  rayonnement cosmique .

Le rayonnement cosmique peut être divisé en différents types selon son origine. Il existe trois principales sources de rayonnement:

  • Rayonnement cosmique solaire . Le rayonnement cosmique solaire fait référence aux sources de rayonnement sous forme de particules de haute énergie (principalement des protons) émises par le soleil, principalement lors d’événements de particules solaires (SPE).
  • Rayonnement cosmique galactique . Le rayonnement cosmique galactique, GCR, fait référence à des sources de rayonnement sous forme de particules de haute énergie provenant de l’extérieur du système solaire, mais généralement de l’intérieur de notre galaxie de la Voie lactée.
  • Rayonnement des ceintures de rayonnement de la Terre (ceintures de van Allen ). Les ceintures de rayonnement de Van Allen sont des  zones de particules de haute énergie (en particulier des protons) piégées par le champ magnétique terrestre.

Fond naturel dans l’avion – rayonnement en vol

L’exposition au  rayonnement cosmique  augmente rapidement avec l’altitude. En vol, il y a deux sources principales de rayonnement naturel à considérer: les  rayons cosmiques galactiques  qui sont toujours présents et les événements de protons solaires, parfois appelés événements de rayons cosmiques solaires (SCR), qui se produisent de façon sporadique. Le débit de dose du rayonnement cosmique varie dans différentes parties du monde et il dépend fortement du champ géomagnétique, de l’altitude et du cycle solaire. Le champ de rayonnement à l’altitude de l’avion est constitué de neutrons, de protons et de pions. En vol, les  neutrons représentent 40 à 80%  de la  dose équivalente, en fonction du champ géomagnétique, de l’altitude et du cycle solaire. Le débit de dose de rayonnement cosmique dans les avions est si élevé (mais pas dangereux) que, selon le rapport UNSCEAR 2000 des Nations Unies, les travailleurs des équipages de conduite aérienne reçoivent en moyenne plus de doses que tout autre travailleur, y compris ceux des centrales nucléaires.

Le débit de dose au niveau du sol est en moyenne d’environ 0,10 μSv / h, mais à l’altitude de vol maximale (8,8 km ou 29 000 ft), il peut atteindre environ  2,0 μSv / h  (voire des valeurs plus élevées). Un débit de dose de  4 μSv / h  peut être utilisé pour représenter le débit de dose moyen pour tous les vols long-courriers (en raison des altitudes plus élevées). Il faut ajouter, pour les avions supersoniques comme le Concorde, qui pourraient effectuer un vol transatlantique en 3,5 heures, le taux d’exposition (environ  9 μSv / h ) à leur altitude de 18 km a été suffisamment augmenté pour aboutir à la même exposition aux rayons cosmiques par traversée comme pour les jets conventionnels qui filent à environ 8 km.

Le champ magnétique terrestre comme bouclier de rayonnement

magnétosphère - champ magnétique terrestre
Rendu d’un artiste de la structure d’une magnétosphère: 1) Choc d’arc. 2) Magnetosheath. 3) Magnétopause. 4) Magnétosphère. 5) Lobe de la queue nord. 6) Lobe de la queue sud. 7) Plasmasphère. Source: nasa.gov Licence: domaine public

Le champ magnétique terrestre  fournit un bouclier de rayonnement vital du rayonnement cosmique. En plus d’une atmosphère protectrice, nous avons également de la chance que la Terre ait un champ magnétique. Le champ magnétique s’étend sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres dans l’espace, protégeant la Terre des particules chargées du vent solaire et des rayons cosmiques qui, autrement, dépouilleraient la haute atmosphère, y compris la couche d’ozone qui protège la Terre des rayonnements ultraviolets nocifs. Il nous protège des pleins effets du vent solaire et du GCR. Sans cette protection, la biosphère terrestre pourrait ne pas exister comme elle le fait aujourd’hui, ou serait au moins limitée à la subsurface. Le champ magnétique terrestre fournit également un bouclier de rayonnement pour les astronautes et l’ISS lui-même, car il est en orbite terrestre basse.

Les calculs de la perte de dioxyde de carbone de l’atmosphère de Mars, résultant du piégeage des ions par le vent solaire, indiquent que la dissipation du champ magnétique de Mars a provoqué une perte presque totale de son atmosphère.

Rayonnement terrestre

Le rayonnement terrestre fait référence aux sources de rayonnement présentes dans le sol, l’eau et la végétation. Les principaux isotopes préoccupants pour le rayonnement terrestre sont l’uranium et les produits de désintégration de l’uranium, tels que le thorium, le radium et le radon. Le débit de dose moyen provenant des nucléides terrestres (à l’exception de l’exposition au radon) est d’environ  0,057 µGy / h. Les valeurs maximales ont été mesurées sur du sable de monazite à Guarapari, Brésil (jusqu’à 50 µGy / h et au Kerala, Inde (environ 2 µGy / h), et sur des roches à forte concentration de radium à Ramsar, Iran (de 1 à 10). µGy / h).

radon - atténuation - maison
Le radon peut pénétrer dans la maison par des fissures (dues à un effet de cheminée) dans le sol et les murs du sous-sol. Source: suro.cz

La dose de rayonnement annuelle moyenne à une personne provenant du radon est d’environ  2 mSv / an  et elle peut varier sur plusieurs ordres de grandeur d’un endroit à l’autre. Le radon est si important qu’il est généralement traité séparément. Le radon  est un gaz noble incolore, inodore et insipide  , qui s’infiltre en continu du substratum rocheux mais peut, en raison de sa densité élevée, s’accumuler dans les maisons mal ventilées. Le fait que le  radon soit un gaz  joue un rôle crucial dans la propagation de tous ses noyaux filles. Simplement, le radon est un moyen de transport du substratum rocheux à l’atmosphère (ou à l’intérieur des bâtiments) pour ses produits de désintégration de courte durée ( Pb-210  et  Po-210 ), qui présente beaucoup plus de risques pour la santé.

Rayonnement interne

En plus des sources cosmiques et terrestres, toutes les personnes ont également des isotopes radioactifs de potassium-40, de carbone-14, de plomb-210 et d’autres à l’intérieur de leur corps depuis leur naissance.

Ces isotopes sont notamment le  potassium-40 , le carbone-14 ainsi que les isotopes de l’uranium et du thorium. La variation de la dose de rayonnement d’une personne à une autre n’est pas aussi grande que la variation de la dose provenant de sources cosmiques et terrestres. La dose annuelle moyenne de rayonnement à une personne provenant de matières radioactives internes autres que le radon est d’environ  0,3 mSv / an,  dont:

  • 0,2 mSv / an provient du potassium-40,
  • 0,12 mSv / an provient des séries uranium et thorium,
  • 12 μSv / an proviennent du carbone 40.

Rayonnement de fond et danger pour la santé

Vous ne pouvez pas vivre sans rayonnement. Le danger des rayonnements ionisants réside dans le fait que les rayonnements sont invisibles et non directement détectables par les sens humains. Les gens ne peuvent ni voir ni ressentir le rayonnement, mais il dépose de l’énergie dans les molécules du corps.

Modèle LNT et modèle Hormesis
Hypothèses alternatives pour l’extrapolation du risque de cancer par rapport à la dose de rayonnement à des niveaux de faible dose, étant donné un risque connu à une dose élevée: modèle LNT et modèle hormesis.

Mais ne vous inquiétez pas , les doses de rayonnement de fond sont généralement  très faibles (sauf exposition au radon). Une faible dose signifie ici de petites doses supplémentaires comparables au rayonnement de fond normal   ( 10 µSv  = dose quotidienne moyenne reçue du fond naturel). Le problème est qu’à de très faibles doses, il est pratiquement impossible de corréler une quelconque irradiation avec certains effets biologiques. En effet, le taux de cancer de base est déjà très élevé et le risque de développer un cancer fluctue de 40% en raison du style de vie individuel et des effets environnementaux, masquant les effets subtils des rayonnements de faible intensité.

Deuxièmement, et c’est crucial, la vérité sur les effets sur la santé des rayonnements à faible dose reste à découvrir. On ne sait pas exactement si ces faibles doses de rayonnement sont nuisibles ou bénéfiques (et où est le seuil). Le gouvernement et les organismes de réglementation supposent un modèle LNT au lieu d’un seuil ou d’une hormesis non pas parce qu’il est le plus scientifiquement convaincant, mais parce que c’est l’ estimation la plus conservatrice . Le problème de ce modèle est qu’il néglige un certain nombre de processus biologiques de  défense  qui peuvent être cruciaux  à faibles doses . Les recherches menées au cours des deux dernières décennies sont très intéressantes et montrent que de petites doses de rayonnement administrées à faible débit de dose  stimulent les mécanismes de défense. Par conséquent, le modèle LNT n’est pas universellement accepté, certains proposant une relation dose-réponse adaptative où les faibles doses sont protectrices et les doses élevées sont préjudiciables. De nombreuses études ont contredit le modèle LNT et beaucoup d’entre elles ont montré une réponse adaptative aux rayonnements à faible dose entraînant une réduction des mutations et des cancers. Ce phénomène est appelé  hormesis par rayonnement .

Selon l’ hypothèse de l’ hormèse du rayonnement , une exposition au rayonnement comparable et juste au-dessus du niveau de fond naturel du rayonnement n’est pas nocive mais bénéfique, tout en acceptant que des niveaux de rayonnement beaucoup plus élevés sont dangereux. Les arguments en faveur de l’hormèse sont centrés sur certaines études épidémiologiques à grande échelle et les preuves tirées d’expériences d’irradiation animale, mais plus particulièrement sur les progrès récents de la connaissance de la réponse adaptative. Les partisans de l’hormèse des radiations affirment généralement que les réponses radioprotectrices dans les cellules et le système immunitaire non seulement neutralisent les effets nocifs des radiations mais agissent en outre pour inhiber le cancer spontané non lié à l’exposition aux radiations.

Voir aussi: Modèle LNT

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