Matières radioactives et fission nucléaire

Table de réduction des déchets radioactifs

20/06/202322/06/2023 Philippe du Chélas

Tous les déchets radioactifs contiennent un mélange de substances à vie courte (période radioactive inférieure à 31 ans) et à vie longue (période radioactive supérieure à 31 ans).

Aussi pour comprendre, Greenhired.fr vous propose, de manière non scientifique, une Table de réduction des déchets radioactifs.

Afin de comprendre le phénomène de la réduction radioactive, il faut savoir que la « demi-vie » d’une substance radioactive s’appelle également « période radioactive ».

Table de réduction des déchets radioactifs

Calcul de temps : S = seconde, m = minute, h = heure, j = jour, a = année, Ma = milliard, années et Mi = million d’années

Il faut souligner aussi que les matières radioactives naturelles sont principalement composées de potassium, d’uranium et de thorium.

De surcroît l’uranium et le thorium génèrent du radium et du radon lorsqu’ils commencent à se désintégrer.

Ainsi les radio-isotopes les plus fréquents dans l’écorce terrestre sont les isotopes de l’uranium, du thorium et surtout l’isotope 40 du potassium (19 protons, 21 neutrons).

En dernier lieu cet isotope 40 peut se désintégrer en calcium 40 (89%) ou en argon 40 (11%).

Période radioactive

La période radioactive est le temps au bout duquel la moitié des noyaux radioactifs d’une source se sont désintégrés.

L’activité des noyaux radioactifs est donc réduite de moitié du fait de leur décroissance radioactive.

Après deux demi-vies, il n’en reste finalement que 25%.

Avec ce calcul, il faut donc presque 7 demi-vies pour que la quantité baisse à moins de 1% de sa quantité initiale.

En fin de compte cette période se mesure en secondes.

c’est l’unité de temps du Système international et en années (pour les périodes longues).

En définitive la demi-vie la plus courte est celle de l’hydrogène 7, (2,3 ± 0,6) × 10−27 s ; deux milliardièmes de milliardième de milliardième, ou deux quadrilliardièmes, de seconde.

Ensuite celle du xénon 124 est la plus longue : (1,8 ± 0,6) × 1022 ans, soit 18 ± 6 trilliards d’années (1 300 milliards de fois l’âge de l’Univers).

En conclusion toutes les espèces de la flore et de la faune sur cette planète vivent au sein d’un rayonnement radioactif naturel.

L’homme vit aussi au sein de ce rayonnement radioactif naturel.

Radioactivité naturelle

La radioactivité naturelle provient du rayonnement cosmique (spallation) et des matières radioactives qui se trouvent dans les roches, les sols, les mers et l’air.

Ainsi à l’état naturel sur notre planète, il existe des matières radioactives depuis l’origine de sa création.

De même certaines de ces matières radioactives qui se trouvent dans les sols, l’eau, les roches, le sable ou encore l’air, perdent leurs radioactivités sur des milliards d’années.

Par contre, des matières n’existent plus du tout aujourd’hui comme substances radioactives.

Au final leur durée de vie en millions d’années est terminée (voir matières radioactives et fission nucléaire).

Il ne faut pas oublier que les désintégrations de ces matières s’accompagnent de l’émission de rayonnements.

Le becquerel (Bq) est l’unité de mesure de la radioactivité ; 1 Bq correspond à une désintégration par seconde du noyau d’un atome.

Le sievert (Sv) est l’unité de dose qui exprime également l’effet des rayonnements sur l’homme.

Par ailleurs on emploie souvent son sous-multiple ; le millisievert (mSv).

Notion de temps

En fin de compte chaque radionucléide a sa propre demi-vie particulière.

Finalement celle-ci ne change jamais, quelle que soit la quantité ou la forme de la matière.

Pour comprendre la demi – vie radioactive, prenons comme exemple le tritium dont la demi-vie est de 12 ans sur la base d’un kilo de cette matière :

Au bout de 12 ans il n’en restera que 500g. Ensuite il n’en restera que 250g au bout de 24 ans puis 125g au bout de 36 ans. De nouveau au bout de 48 ans il n’en restera que 62g et etc.

De surcroît durée de la période radioactive d’un radio-isotope est inversement proportionnelle à l’intensité de sa radioactivité.

Principaux éléments radioactifs

Tout d’abord il existe les radionucléides de période radioactive très longue. Ils sont présents sur Terre depuis sa formation : potassium 40, uranium 238, uranium 235, thorium 232,…

Ensuite il existe des Radionucléides créés en permanence dans la haute atmosphère sous l’effet du rayonnement cosmique. Ils sont qualifiés de radionucléides cosmogéniques : tritium, carbone 14, krypton 85, béryllium 7 et sodium 22

En outre rois radionucléides, les 238U, 235U et 232Th ont plusieurs descendants radioactifs. Ceux-ci constituent des familles ou chaînes de désintégration comportant chacune entre dix et quinze radionucléides différents.

L’uranium se présente à l’état naturel sous la forme d’un métal gris très dense. En fin de compte il est composé de trois isotopes radioactifs : l’uranium 238 (99,3 %), l’uranium 235 (0,7 %, seul isotope naturel fissile) et l’uranium 234 (traces).

Le Radon (Rn) est un gaz radioactif omniprésent à la surface de la Terre. Par ailleurs il possède trois isotopes naturels (219Rn, 220Rn, 222Rn) descendants des radioéléments présents dans les sols (235U, 232Th et 238U)

Radon 222 sous forme gazeuse, descendant du radium (226Ra), est lui-même un descendant de l’uranium 238. C’est l’isotope le plus présent dans l’atmosphère à cause de sa période radioactive (3,82 jours) suffisamment longue pour lui permettre de migrer dans les sols

Le plomb 212 est un isotope rare issu de la chaîne de décroissance du thorium 232. En outre c’est un élément émetteur de rayonnement alpha. Il est aujourd’hui au cœur de projets de recherche en médecine nucléaire pour la mise au point de nouveaux traitements contre le cancer.

Article : P. du Chélas