RADIOACTIVITé

-radioactivité

La radioactivité  provient de la désintégration d’un noyau devenu instable
Elle peut être naturelle ou provoquée.
CAUSES de la RADIOACTIVITE
A l’échelon ultime, un quark down est transformé en quark up sous l’action d’une saveur apportée par un boson de Higgs ou un W- (force faible) Alors soudain une particule (uud-un proton-) devient une particule (udd-un neutron-) et 1 positron est émis (perte de masse de ~ 10-30 kg)
S’il y a excès de protons dans un noyau, cela produit émission de nombreux positrons— s’il y a excès de neutrons, il est produit des électrons et s’il y a excès de nucléons, il est produit des particules alpha. Dans chaque cas, il y a aussi émission de photons, puisque ce sont eux les éléments énergétiques d’interactions
En fait la force de répulsion entre 2 protons (tous 2 de charge positive) devient à ce moment supérieure à la force de cohésion entre leurs textures massiques)
CONSEQUENCES au NIVEAU PARTICULAIRE
la radioactivité est une émission d’énergie
-d’une part sous la forme de particules massiques munies d’énergie cinétique
Les corps secondaires (nouvellement créés) peuvant être eux-mêmes radioactifs ou non.
-d’autre part sous la forme d’émission de photons (boules d’énergie de type g, de 10-11 à -12 Joule)
GRANDEURS UTILISEES pour l’ETUDE de la RADIOACTIVITE
1.ACTIVITÉ PARTICULAIRE SPÉCIFIQUE
L'activité particulaire est (fd) la fréquence de transformation ou de désintégration de certaines particules d’un corps en mutation
-elle acquière plusieurs noms, selon les éléments en cause de transformation, à savoir activité de désintégration (fd) ou fréquence de transformation ou fréquence du phénomène ionisant ou activité particulaire ou radioactivité ou fréquence de désintégration
C'est toujours un nombre de désintégrations particulaires obtenu en un temps donné
Attention : on trouve parfois l'activité nommée vitesse de désintégration, ce qui est impropre, car vitesse implique un déplacement  et ce n’est pas le cas ici, où il n'est question que de disparition de particules en un certain temps>>> donc l'activité est bien une fréquence, pas une vitesse
Equation aux dimensions  T-1       Symbole  : fd        Unité S.I.+ : s-1
Par exemple l'activité moléculaire -ou flux de particules (fp)- est le nombre de molécules impliquées en un temps donné, dans des conditions optimales, pendant la mutation d'un corps.
 
2.RADIOACTIVITÉ PROPREMENT DITE (ou constante radioactive)
C'est un cas particulier de l’activité ci-dessus, c’est à dire un nombre de désintégrations de noyaux par unité de temps (débit de particules)
Dimensions structurelles : T-1       Symbole : fp
Unité usuelle = Becquerel (Bq) qui vaut 1 désintégration par seconde
Le Curie (Ci) était l’ancienne unité et valait 3,7.1010 Bq et le Rutherford, unité utilisée en pays anglo-saxons vaut 10Bq
Attention : Il n’y a pas lieu de dire "Becquerels par seconde" qui est un pléonasme, car le mot Becquerel implique déjà les mots "par seconde"
f/ t        fp(s-1)= fréquence de désintégration (radioactivité) d’un corps ionisant, qui émet n particules en t secondes
L'activité fp est considérée très faible (si < 10² Bq)--faible (entre 10et 10Bq) -moyenne (entre10et 10Bq) --et forte (si > 10Bq)
 
3.RADIOACTIVITÉ (nucléaire) SPÉCIFIQUE (souvent dite RADIOACTIVITE MASSIQUE)
C’est l’activité fp ci-dessus, ramenée à la masse désintégrée >> c'est donc le nombre de noyaux d'un corps, désintégrés par unité de temps et par unité de masse dudit corps
Equation aux dimensions  : T-1.M-1       Symbole : z*        Unité S.I.+  le Bq / kg
L’unité d’usage est l'ancien Curie par gramme (qui vaut 3,7.1013 Bequerel / kg)
z*(Bq/kg) = fd (en Bq) / masse (en kg)
Valeurs pratiques de z*(en Bq/kg) >> eau de mer(10²)--uranium 238(107)--
polonium 210(2.1017)--lait(80)--corps humain(102 )--granit(#103)
et la dangerosité pour l’homme est > 1,3.103
 
4.RADIOACTIVITÉ (nucléaire) VOLUMIQUE
C’est f/ V  
Par exemple, pour certains matériaux de construction, issus de sols naturellement radioactifs 
fp / V = 300 à 500 Bq/m3
 
5.DÉCROISSANCE
C’est la désintégration spontanée des noyaux (instables) d’un corps, entraînant successivement >>> émission de particules (alpha, neutrons...) >>> émission de rayonnements >>> apparition de nouveaux corps (dits "de filiation") >>> autres particules ou rayonnements >>> autres corps plus légers
La loi de décroissance est :
n= n0.exp-fp.t
avec fp (s-1)= fréquence -ou constante- de désintégration (radioactivité)
on en tire >>>  t = t0 / Log.e(nt /n0)
avec t(s)= durée de vie moyenne de la particule, t0(s)= temps origine (où il y avait n0 particules) et nt = nombre de particules restant au temps t
 
6.PÉRIODE D’UNE SUBSTANCE RADIOACTIVE (ou DEMI-VIE)
c’est la durée pendant laquelle le corps a perdu la moitié de sa masse
Donc la période est telle que  nt / n0 = 1/2  où nt = nombre de particules restant au temps t et n0 nombre de particules au temps 0
Si la probabilité de désintégration est w , la période est tp(s) = 0,693 / w
 Calcul empirique de période radioactive
La valeur de la période varie selon le rapport entre protons et neutrons
--la stabilité est supposée acquise dés que tp > 1 gigaannée
Normalement, elle est fonction de (p) protons - 5 - (0,6 neutrons)  
Les corps radioactifs de fin du tableau périodique ont des périodes peu élevées >> Np(2,3 j.)--Pu(86,4 an)--Am(458 ans)--Cm(162 j.)--au-delà, tous (< 1 heure)
 
7.INTENSITÉ DE RADIOACTIVITÉ
C'est le pourcentage de produit transformé pour 100 transmutations d'un produit radioactif de base
Cette intensité va de 60 à + de 100 % (ce dernier cas provenant des isoméries nucléaires)
RADIOACTIVITE et SANTÉ
Voir Dosimétrie chapitre spécial
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