Ouvrir le menu principal

Radioisotope

isotope radioactif
(Redirigé depuis Radionucléide)
  • Un radionucléide (contraction de radioactivité et de nucléide) est un nucléide radioactif, c'est-à-dire qui est instable et peut donc se décomposer en émettant un rayonnement.
  • Un radioisotope (contraction de radioactivité et d'isotope) est un isotope radioactif (parce que son noyau est un radionucléide).
  • Un radioélément (contraction de radioactivité et d'élément) est un élément chimique dont tous les isotopes connus sont des radioisotopes.

Cette instabilité peut être due à un excès de protons ou de neutrons, voire des deux. Les radioisotopes existent naturellement mais peuvent aussi être produits artificiellement par une réaction nucléaire.

Lors d'une catastrophe nucléaire (telle que la catastrophe de Tchernobyl) ou lors d'une explosion atomique (telle qu'un essai nucléaire), une grande quantité de radionucléides sont propulsés dans l'atmosphère, se propagent autour du globe terrestre et retombent plus ou moins rapidement sur le sol.

Ce graphique à barres compare les relevés de radioisotopes constatés sur le terrain en juin 2011 à 500 mètres de la centrale de Fukushima Unité I (à gauche) avec les données équivalentes fournies dans un rapport de l'OCDE pour la catastrophe de Tchernobyl (à droite).

Sommaire

Utilisation des radioisotopesModifier

Depuis la seconde moitié du XXe siècle, un nombre croissant de radionucléides est produit dans le monde pour la médecine et divers usages techniques (traçage isotopique, etc.)[1]

En médecine nucléaireModifier

Article détaillé : médecine nucléaire.

Les radioisotopes sont largement utilisés à des fins de diagnostic ou de recherche. Les radioisotopes présents naturellement ou introduits dans le corps, émettent des rayons gamma et, après détection et traitement des résultats, fournissent des informations sur l'anatomie de la personne et sur le fonctionnement de certains organes spécifiques. Lorsqu'ils sont utilisés ainsi les radioisotopes sont appelés traceurs.

La radiothérapie utilise aussi des radioisotopes dans le traitement de certaines maladies comme le cancer. Des sources puissantes de rayons gamma sont aussi utilisées pour stériliser le matériel médical.

Dans les pays occidentaux, environ une personne sur deux est susceptible de bénéficier de la médecine nucléaire au cours de sa vie, et la stérilisation par irradiation gamma est quasiment universellement utilisée.

Dans l'industrieModifier

Les radioisotopes peuvent être utilisés pour examiner les soudures, détecter les fuites, étudier la fatigue des métaux et analyser des matériaux ou des minéraux. Ils sont aussi utilisés pour suivre et analyser les polluants, étudier les mouvements des eaux de surface, mesurer l'écoulement de la pluie et de la neige, ainsi que le débit des cours d'eau[réf. nécessaire].

De nombreux détecteurs de fumées utilisent un radioisotope dérivé du plutonium ou de l'américium produit artificiellement, ainsi que certains paratonnerres[2]. Ceux-là ont été interdits en France par un décret d'avril 2002, promulgué par le gouvernement Jospin et « relatif à la protection générale des personnes contre les dangers des rayonnements ionisants », conduisant au retrait du marché de plus de 7 millions de détecteurs de fumées d'ici 2015[3].

Un arrêté du 5 mai 2009, promulgué par le gouvernement Fillon et pris après avis défavorable de l'Autorité de sûreté nucléaire, permettrait toutefois l'usage de produits contenant des radionucléides dans les biens de consommation[4].

Dans l'environnementModifier

On trouve aujourd'hui dans l'environnement et la biosphère des radioisotopes naturels et artificiels (principalement issus des mines d'uranium, de la combustion de certains combustibles fossiles, de déchets industriels (ex : phosphogypse) de la médecine nucléaire…, mais surtout des retombées des armes nucléaires et essais nucléaires (dans les années 1950 et 1960), de l'industrie nucléaire, et du retraitement des déchets radioactifs ou des accidents nucléaires). Ils sont parfois utilisés comme « radiotraceurs » pour l'étude de la cinétique de la radioactivité artificielle dans l'environnement ou le secteur agroalimentaire[5]. Ils peuvent localement poser des problèmes, parfois sérieux et durables de contamination de l'air, de l'eau, du sol ou des écosystèmes.

La cinétique environnementale des radionucléides est complexe et dépend de nombreux facteurs. Elle varie pour chaque famille de radio-éléments, dans l'environnement et dans les organismes (de nombreux radioéléments ont des affinités propres en termes de ligands, protéines-cibles ou organes-cibles et par suite un comportement différent dans le métabolisme ; par exemple l'iode radioactif est essentiellement concentré par la thyroïde). Dans ce cadre, l'étude des analogues chimiques apporte aussi des renseignements utiles.
Pour étudier ces questions on se base sur le traçage environnemental des radionucléides, ainsi que sur des dosages faits in situ pour la cartographie des contaminations, l'évaluation des risques directs ou le calage de modèles[6]). On essaye aussi de comprendre le comportement de chaque type de radionucléide, via des modélisations, encore incertaines, notamment basées sur des Matrices d'interaction, méthode semi-quantitative facilitant l'identification et la hiérarchisation des multiples interactions (dont relations de type cause à effet) entre composantes biotiques et abiotiques de l'écosystème[6]. C'est ainsi qu'on a par exemple étudié la migration de radiocésium dans les écosystème prairiaux touché par les retombées de Tchernobyl en 137Cs[6]. Ces matrices d'interaction ont dans le même temps permis d'explorer les changements dynamiques dans les voies de migration du césium et de comparer les conséquences des différentes voies d'exposition de rayonnement pour les organismes vivants[6]. ce travail doit être effectué pour tous les compartiments des écosystèmes. La migration du césium est par exemple très différente en plaine (lessivage intense) et en forêt où les champignons peuvent fortement le bioaccumuler, le remonter en surface (bioturbation) où il est alors biodisponible pour les sangliers, écureuils ou autres animaux (ou humains) mycophages.

La bioaccumulation et bioconcentration de certains radionucléides est possible en mer où les invertébrés fouisseurs et les animaux filtreurs (moules pour l'iode par exemple) jouent un rôle important dans la concentration de certains radioéléments. Sur terre où le nombre et la quantité de radionucléide artificiel a beaucoup augmenté à partir des années 1950 environ, puis après la catastrophe de Tchernobyl[5], ce sont les champignons (parfois symbiotes obligatoires de certaines plantes, arbres notamment via la mycorhization) qui peuvent également fortement les bioconcentrer ou les remobiliser. On s'en est aperçu dans les années 1960 en comptant et étudiant des taux croissants de radioactivité de certains horizons organiques de sols forestiers qui se sont avérés liés essentiellement à la biomasse fongique [7]. La compréhension du rôle des champignons s'améliore grâce à des modèles plus précis, notamment pour le radiocésium dans les écosystèmes forestiers [8]. L'activité fongique joue un rôle pivot dans la matrice d'interaction des éléments radioactifs du sol avec le vivant, via la chaine alimentaire (Réseau trophique). Ils sont l'un des "régulateurs" les plus importants connus du mouvement biotique des radionucléides dans les sols (de la mobilisation à la bioconcentration en passant par la bioturbation) [9]

Période radioactive des radioisotopesModifier

Période radioactive des radioisotopes (par masse atomique croissante)
Nom Symbole Demi-vie - valeur Demi-vie - unité
Tritium   12,31 an
Béryllium 7   53,22 jour
Carbone 11   20,37 minute
Carbone 14   5 700 an
Azote 13   9,967 minute
Azote 16   7,13 seconde
Oxygène 15   2,041 minute
Fluor 18   1,829 heure
Sodium 22   2,603 an
Phosphore 32   14,284 jour
Soufre 35   87,32 jour
Potassium 40   1,265 milliard d'années
Scandium 46   83,788 jour
Chrome 51   27,7 jour
Manganèse 54   312,13 jour
Fer 52   8,26 heure
Fer 59   44,5 jour
Cobalt 58   70,83 jour
Cobalt 60   5,271 an
Nickel 63   98,7 an
Gallium 67   3,26 jour
Krypton 85   10,75 an
Rubidium 87   48,8 milliard d'années
Strontium 90   28,8 an
Yttrium 90   2,668 jour
Zirconium 95   64,032 jour
Niobium 95   35 jour
Molybdène 99   2,75 jour
Technétium 99   211 000 an
Technétium 99m   6 heure
Ruthénium 103   39,255 jour
Ruthénium 106   372,6 jour
Indium 111   2,805 jour
Indium 113   103 mois
Tellure 132   3,2 jour
Iode 123   13,2 heure
Iode 129   16,1 million d'années
Iode 131   8,023 jour
Iode 132   2,3 heure
Xénon 133   5,244 jour
Xénon 135   9,14 heure
Césium 134   2,065 an
Césium 135   2,3 million d'années
Césium 137   30,05 an
Baryum 140   12,8 jour
Lanthane 140   40,2 heure
Tantale 182   114,4 jour
Rhénium 186   3,7 jour
Erbium 169   9,4 jour
Iridium 192   73,8 jour
Or 198   2,69 jour
Thallium 201   3,04 jour
Thallium 208   3,07 minute
Plomb 210   22,3 an
Plomb 212   10,64 heure
Plomb 214   26,8 minute
Bismuth 210   5,01 jour
Bismuth 212   60,6 minute
Bismuth 214   19,9 minute
Polonium 210   138 jour
Polonium 212   0,305 microseconde
Polonium 214   164 microseconde
Polonium 216   0,15 seconde
Polonium 218   3,05 minute
Radon 220   55,8 seconde
Radon 222   3,82 jour
Radium 224   3,627 jour
Radium 226   1 600 an
Radium 228   5,75 an
Actinium 228   6,13 heure
Thorium 228   1,91 an
Thorium 230   75 380 (ou 77 000 ?) an
Thorium 232   14,1 milliard d'années
Thorium 234   24,1 jour
Protactinium 234m   1,17 minute
Uranium 234   245 500 an
Uranium 235   704 million d’années
Uranium 238   4,47 milliard d’années
Neptunium 237   2,14 million d'années
Neptunium 239   2,36 jour
Plutonium 238   87,74 an
Plutonium 239   24 100 an
Plutonium 240   6 561 an
Plutonium 241   14,32 an
Américium 241   432,6 an
Américium 243   7 370 an
Curium 244   18,11 an
Période radioactive des radioisotopes (par demi-vie croissante)
Nom Symbole Demi-vie - valeur Demi-vie - unité
Polonium 212   0,305 microseconde
Polonium 214   164 microseconde
Polonium 216   0,15 seconde
Azote 16   7,13 seconde
Radon 220   55,8 seconde
Protactinium 234m   1,17 minute
Oxygène 15   2,041 minute
Polonium 218   3,05 minute
Thallium 208   3,07 minute
Azote 13   9,967 minute
Bismuth 214   19,9 minute
Carbone 11   20,37 minute
Plomb 214   26,8 minute
Bismuth 212   1,01 heure
Fluor 18   1,829 heure
Iode 132   2,3 heure
Technétium 99m   6 heure
Actinium 228   6,13 heure
Fer 52   8,26 heure
Xénon 135   9,14 heure
Plomb 212   10,64 heure
Iode 123   13,2 heure
Lanthane 140   40,2 heure
Neptunium 239   2,36 jour
Yttrium 90   2,668 jour
Or 198   2,69 jour
Molybdène 99   2,75 jour
Indium 111   2,805 jour
Thallium 201   3,04 jour
Tellure 132   3,2 jour
Gallium 67   3,26 jour
Radium 224   3,627 jour
Rhénium 186   3,7 jour
Radon 222   3,82 jour
Bismuth 210   5,01 jour
Xénon 133   5,244 jour
Iode 131   8,023 jour
Erbium 169   9,4 jour
Baryum 140   12,8 jour
Phosphore 32   14,284 jour
Thorium 234   24,1 jour
Chrome 51   27,7 jour
Niobium 95   35 jour
Ruthénium 103   39,255 jour
Fer 59   44,5 jour
Béryllium 7   53,22 jour
Zirconium 95   64,032 jour
Cobalt 58   70,83 jour
Iridium 192   73,8 jour
Scandium 46   83,788 jour
Soufre 35   87,32 jour
Tantale 182   114,4 jour
Polonium 210   138 jour
Manganèse 54   312,13 jour
Ruthénium 106   372,6 jour
Thorium 228   1,91 an
Césium 134   2,065 an
Sodium 22   2,603 an
Cobalt 60   5,271 an
Radium 228   5,75 an
Indium 113   103 mois
Krypton 85   10,75 an
Tritium   12,31 an
Plutonium 241   14,32 an
Curium 244   18,11 an
Plomb 210   22,3 an
Strontium 90   28,8 an
Césium 137   30,05 an
Plutonium 238   87,74 an
Nickel 63   98,7 an
Américium 241   432,6 an
Radium 226   1 600 an
Carbone 14   5 700 an
Plutonium 240   6 561 an
Américium 243   7 370 an
Plutonium 239   24 100 an
Thorium 230   75 380 (ou 77 000 ?) an
Technétium 99   211 000 an
Uranium 234   245 500 an
Neptunium 237   2,14 million d'années
Césium 135   2,3 million d'années
Iode 129   16,1 million d'années
Uranium 235   704 million d’années
Potassium 40   1,265 milliard d'années
Uranium 238   4,47 milliard d’années
Thorium 232   14,1 milliard d'années
Rubidium 87   48,8 milliard d'années

Notes et référencesModifier

  1. T.J. Ruth, B.D. Pate, R. Robertson, J.K. Porter, Radionuclide production for the biosciences Review Article International Journal of Radiation Applications and Instrumentation. Part B. Nuclear Medicine and Biology, Volume 16, Issue 4, 1989, Pages 323-336 (lien (article payant))
  2. Demande d'enlèvement des paratonnerres radioactifs. ANDRA
  3. Philippe Defawe, 7 millions de détecteurs ioniques de fumée doivent être retirés d'ici 2015, Le Moniteur, 24 novembre 2008
  4. Bientôt de la radioactivité dans nos objets de consommation ?, Rue89, 8 janvier 2010
  5. a et b Jim Smith, Nick Beresford, G. George Shaw and Leif Moberg, Radioactivity in terrestrial ecosystems ; Springer Praxis Books, 2005, Chernobyl — Catastrophe and Consequences, p. 81-137 (Introduction)
  6. a b c et d H. R. Velasco, J. J. Ayub, M. Belli and U. Sansone (2006), Interaction matrices as a first step toward a general model of radionuclide cycling: Application to the 137Cs behavior in a grassland ecosystem ; Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry vol. 268, no 3, p. 503-509, DOI: 10.1007/s10967-006-0198-2 résumé
  7. Osburn 1967
  8. Avila et Moberg, 1999
  9. John Dighton, Tatyana Tugay and Nelli Zhdanova, Interactions of Fungi and Radionuclides in Soil ; Soil Biology, 1, Volume 13, Microbiology of Extreme Soils, Soil Biology, 2008, vol. 13, no 3, p. 333-355, DOI: 10.1007/978-3-540-74231-9_16, (Résumé)

Voir aussiModifier