Types et sources de rayonnement
L’émission d’énergie sous forme d’ondes ou de flux de particules en mouvement s’appelle le rayonnement. Il a toujours existé et il est présent autour de nous sous diverses formes. Il existe 2 grands types de rayonnement : le rayonnement non ionisant et le rayonnement ionisant.
Rayonnement non ionisant
Le rayonnement non ionisant est une énergie relativement faible qui n’est pas assez puissante pour arracher les électrons des atomes.
Les appareils suivants utilisent un rayonnement non ionisant :
- les fours à micro-ondes
- les téléphones cellulaires
- les systèmes de positionnement global (GPS)
- les stations de télédiffusion
- la radio AM et FM
- les moniteurs de surveillance pour bébés
- les ouvre-portes de garage
D’autres formes de rayonnement non ionisant sont définies comme des fréquences extrêmement basses. Les sources comprennent :
- le champ magnétique terrestre
- le champ magnétique (à proximité des lignes de transmission)
- le câblage domestique
- les appareils électroménagers
Rayonnement ionisant
Certains types de rayonnement possèdent suffisamment d’énergie pour arracher les électrons de leur orbite autour des atomes. L’équilibre entre électrons et protons est alors perturbé, ce qui a pour effet de charger positivement l’atome.
Les molécules et les atomes chargés électriquement portent le nom d’ions. Le rayonnement qui peut produire des ions est appelé rayonnement ionisant.
Il existe plusieurs types de rayonnement ionisant, y compris le rayonnement alpha, bêta et gamma, les rayons X et le rayonnement neutronique.
Les particules alpha se composent de 2 protons et de 2 neutrons. Puisqu’elles n’ont pas d’électrons, elles portent une charge positive. Du fait de leur taille et de leur charge, les particules alpha peuvent à peine pénétrer dans la peau et sont complètement arrêtées par une feuille de papier.
Les particules bêta se composent d’électrons ou de positrons de grande énergie éjectés du noyau d’un atome. Ces particules ont une charge, et leur taille correspond environ à 1/7 000e de la taille d’une particule alpha, si bien qu’elles sont plus pénétrantes. Il est néanmoins possible de les arrêter avec une protection minimale, comme une feuille de plastique.
Le rayonnement gamma est un type de rayonnement très pénétrant. Il est généralement émis immédiatement après l’éjection d’une particule alpha ou bêta du noyau d’un atome. Puisqu’il n’a ni masse ni charge, il peut pénétrer dans le corps humain, mais sera absorbé par des matériaux plus denses, comme le béton ou le plomb.
Les rayons X sont une forme de rayonnement semblable aux rayons gamma. Ils sont essentiellement produits par des moyens artificiels plutôt que par des substances radioactives. Comme le rayonnement gamma, ils peuvent être absorbés par des matériaux plus denses.
Le rayonnement neutronique se produit lorsque des neutrons sont éjectés du noyau par fission nucléaire et par d’autres processus. La réaction nucléaire en chaîne est un exemple de fission nucléaire, où un neutron éjecté d’un atome en fission provoque la fission d’un autre atome, qui éjecte encore plus de neutrons.
Le rayonnement neutronique est absorbé par des matériaux qui comportent beaucoup d’atomes d’hydrogène, comme la paraffine, les plastiques et l’eau.
Version textuelle
Quatre types de désintégration radioactive et le matériel de blindage qui bloquerait ou réduirait la pénétration du rayonnement. Le rayonnement alpha peut être bloqué par une feuille de papier; le rayonnement bêta peut être bloqué par l’aluminium; le rayonnement gamma peut être réduit ou bloqué par le plomb; et le rayonnement neutronique peut être absorbé par l’eau.
Sources de rayonnement ionisant
Les êtres humains sont constamment exposés à de petites quantités de rayonnement ionisant dans leur environnement naturel lorsqu’ils mènent leurs activités quotidiennes normales; ce rayonnement porte le nom de rayonnement naturel. Cette exposition peut aussi être associée à des traitements médicaux et à des activités impliquant des matières radioactives.
Rayonnement naturel
Le rayonnement nous a toujours entourés et il fait partie de notre environnement. La vie s’est développée dans un monde où le rayonnement ionisant est présent, et notre corps s’y est adapté.
La section suivante donne un aperçu des sources de rayonnement naturel. Pour en savoir plus sur les niveaux de dose qui y sont associés, visitez la page sur les doses de rayonnement et consultez la fiche d’information sur le rayonnement naturel.
Version textuelle
Une famille pêche. Des bulles avec des icônes illustrent des exemples de diverses sources de rayonnement naturel provenant de l’atmosphère, des plantes, des rayons cosmiques, des roches, du sol, de l’eau, des aliments et même de notre propre corps.
Le Comité scientifique des Nations Unies pour l’étude des effets des rayonnements ionisants (UNSCEAR) énonce 4 sources importantes d’exposition du public au rayonnement naturel :
- rayonnement cosmique (l’espace)
- rayonnement terrestre (le sol)
- inhalation
- ingestion
Exposition au rayonnement cosmique
L’exosphère, c’est-à-dire la dernière couche d’atmosphère terrestre, est constamment bombardée de rayonnement cosmique, composé de particules en provenance de l’espace qui se déplacent à grande vitesse. Les particules ont des origines diverses, dont le soleil et d’autres objets célestes dans l’univers.
Le rayonnement cosmique est essentiellement composé de protons, mais il peut aussi être formé d’autres particules ou d’ondes d’énergie. Une partie du rayonnement ionisant pénètre dans l’atmosphère terrestre et est absorbée par les êtres humains, d’où l’exposition au rayonnement naturel.
Les doses attribuables aux sources de rayonnement naturelles varient selon l’emplacement géographique et les habitudes de vie. Les régions de haute altitude reçoivent plus de rayonnement cosmique que celles qui se trouvent à basse altitude.
La carte suivante illustre la variation du rayonnement cosmique en fonction de l’élévation au-dessus du niveau de la mer ainsi que de la longitude et de la latitude en Amérique du Nord. Elle montre aussi la dose efficace annuelle de rayonnement cosmique à l’extérieur, en Amérique du Nord, exprimée en microsieverts (1 millisievert [mSv] = 1 000 microsieverts [µSv]).
Exposition au rayonnement terrestre
Les éléments dans l’écorce terrestre sont une importante source de rayonnement naturel. Les principaux éléments sont les dépôts naturels d’uranium, de potassium et de thorium qui, lors de la désintégration naturelle, émettent de petites quantités de rayonnement ionisant.
On trouve l’uranium et le thorium presque partout. Des traces de ces minéraux sont aussi présentes dans les matériaux de construction. L’exposition au rayonnement peut donc se produire aussi bien à l’intérieur qu’à l’extérieur.
Exposition par inhalation
L’exposition au rayonnement naturel résulte principalement de l’inhalation de gaz radioactifs (comme le radon et le thoron) qui proviennent des minéraux présents dans le sol et le substrat rocheux.
En moyenne, le radon est la plus grande source d’exposition au rayonnement naturel. C’est un gaz radioactif incolore et inodore qui provient de la désintégration de l’uranium 238. Il s’agit d’un gaz inerte, c’est-à-dire qu’il ne réagit pas avec la matière environnante. Il peut circuler librement du sol vers l’atmosphère qui nous entoure.
Les niveaux de radon et d’autres gaz radioactifs varient considérablement selon l’emplacement géographique et la composition du sol et du substrat rocheux. Une fois libérés dans l’air, ces gaz sont normalement dilués à des niveaux inoffensifs dans l’atmosphère, mais parfois ils sont piégés et ils s’accumulent à l’intérieur des bâtiments et sont inhalés par les occupants.
Le radon peut poser un risque pour la santé des mineurs d’uranium, et plusieurs mesures de sécurité sont en place dans les mines d’uranium du Canada pour protéger les travailleurs. Le radon peut aussi poser un risque pour les propriétaires de maisons s’il s’accumule à l’intérieur. Plus d’information sur le radon et les moyens de le contrôler se trouve sur le site Web de Santé Canada.
Exposition par ingestion
Les isotopes radioactifs naturels (radio-isotopes), comme le potassium 40 et le carbone 14, se trouvent naturellement dans les aliments et l’eau potable et nous exposent constamment au rayonnement. Les légumes, par exemple, sont habituellement cultivés dans le sol et les eaux souterraines qui contiennent des minéraux radioactifs. Une fois ingérés, ces minéraux donnent lieu à une exposition interne au rayonnement naturel. Les noix du Brésil contiennent aussi naturellement du radium 226.
Les isotopes radioactifs naturels ont les mêmes propriétés chimiques et biologiques que leurs isotopes non radioactifs. Ces éléments radioactifs et non radioactifs interviennent dans la constitution et le fonctionnement de notre corps.
Le tableau ci-dessous indique la quantité de rayonnement produite par le potassium 40 contenu dans environ 500 grammes de différents produits alimentaires. Le becquerel (Bq) est une unité de radioactivité qui correspond à 1 transformation (désintégration) par seconde.
| Aliment | Becquerels (Bq) par 500 grammes |
|---|---|
| Viande rouge | 56 |
| Carotte | 63 |
| Pomme de terre blanche | 63 |
| Banane | 65 |
| Haricot de Lima | 86 |
| Noix du Brésil | 103 |
| Source : A. Brodsky. Handbook of Radiation Measurement and Protection, CRC Press, 1978 (en anglais). | |
Le corps humain contient aussi plusieurs isotopes radioactifs. Le tableau suivant donne la liste de quelques isotopes qui se trouvent naturellement dans notre corps.
| Isotope | Quantité de radioactivité, en Bq |
|---|---|
| Uranium | 2,3 Note 1 du tableau 2 Note 2 du tableau 2 Note 3 du tableau 2 |
| Thorium | 0,21 Note 2 du tableau 2 |
| Potassium 40 | 4 000 Note 2 du tableau 2 |
| Radium 226 | 1,1 Note 2 du tableau 2 |
| Carbone 14 | 3 700 Note 2 du tableau 2 |
| Tritium | 23 Note 4 du tableau 2 |
| Polonium 210 | 40 Note 2 du tableau 2 Note 3 du tableau 2 |
Notes du tableau 2
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Sources artificielles de rayonnement
Il y a 4 grandes sources de rayonnement artificiel :
- les essais atmosphériques
- l’utilisation des substances nucléaires à des fins médicales
- l’utilisation des substances nucléaires à des fins industrielles
- le cycle du combustible nucléaire
Essais atmosphériques
Les essais atmosphériques d’armes nucléaires réalisés entre la fin de la Deuxième Guerre mondiale et jusque dans les années 1980 ont eu pour effet de rejeter des éléments radioactifs, ou retombées, dans l’atmosphère. Ces retombées radioactives se sont désintégrées dans l’environnement.
La plupart des retombées possédaient une courte demi-vie et se sont transformées en éléments stables, mais certains radio-isotopes continuent de se désintégrer. Les doses de radioactivité dues à ces retombées que reçoivent les êtres humains et l’environnement sont de plus en plus faibles chaque année.
Utilisation des substances nucléaires à des fins médicales
Le rayonnement a de nombreuses applications en médecine. La plus connue est sans doute la radiographie par rayons X, qui utilise le rayonnement pour détecter des fractures osseuses et diagnostiquer certaines maladies. Au Canada, les appareils à rayons X sont réglementés par Santé Canada et les autorités provinciales.
Un autre exemple est la médecine nucléaire, qui utilise des isotopes radioactifs pour diagnostiquer et traiter des maladies comme le cancer. Au Canada, les applications de la médecine nucléaire ainsi que l’équipement apparenté sont réglementés par la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN). La CCSN délivre aussi des permis aux exploitants de réacteurs et d’accélérateurs de particules qui produisent des isotopes à usage médical et industriel.
Utilisation des substances nucléaires à des fins industrielles
Le rayonnement a plusieurs applications industrielles, allant des jauges nucléaires utilisées pour la construction des routes jusqu’aux jauges de densité qui mesurent le débit dans les conduites d’usine.
Les détecteurs de fumée, certains panneaux de sortie fluorescents et les dispositifs permettant d’évaluer les réserves des champs de pétrole utilisent aussi le rayonnement. Le rayonnement est également employé pour la stérilisation au moyen de gros irradiateurs lourdement blindés.
Au Canada, toutes ces utilisations sont réglementées par la CCSN.
Cycle du combustible nucléaire
Les installations et activités qui font partie du cycle du combustible nucléaire peuvent rejeter de petites quantités de substances radioactives qui contribuent à la dose reçue par le public. Au Canada, le cycle complet du combustible nucléaire et les doses connexes sont réglementés par la CCSN, laquelle veille aussi au respect des exigences à cet égard.
Les centrales nucléaires, par exemple, utilisent des barres de combustible renfermant de l’uranium pour déclencher la réaction en chaîne qui produira la vapeur nécessaire afin d’actionner les turbines pour la production d’électricité. Les mines d’uranium, les usines de fabrication de combustible et les installations de gestion des déchets radioactifs rejettent aussi une certaine quantité de radioactivité.
Cette image montre des exemples de diverses étapes du cycle du combustible nucléaire qui peuvent produire de faibles rejets radioactifs :
- l’extraction de l’uranium
- le « yellowcake » (concentré d’uranium)
- les barres de combustible
- une centrale nucléaire
Trouver un équilibre
Il y a très peu de choses que nous pouvons faire pour changer ou réduire le rayonnement ionisant de sources naturelles, comme le soleil, les sols ou les roches. Ce type d’exposition, bien qu’il ne soit pas complètement sans risque, est généralement assez faible. Dans certains cas, toutefois, les sources naturelles de radioactivité – comme l’accumulation excessive de radon – peuvent atteindre un niveau inacceptable qui doit être réduit à l’aide de mesures précises.
Le rayonnement ionisant provenant de sources et d’activités artificielles est plus étroitement contrôlé en faisant l’équilibre entre ces 2 facteurs :
- les avantages que procure le rayonnement aux personnes et à la société
- les risques que le rayonnement pose pour l’environnement et l’ensemble de la population canadienne
Le recours au rayonnement doit procurer un bénéfice net. Par exemple, les détecteurs de fumée peuvent utiliser des isotopes radioactifs, car ce type de dispositif peut sauver des vies.
Des limites de dose pour les activités autorisées au Canada sont établies et surveillées pour restreindre l’exposition au rayonnement des travailleurs et de l’ensemble de la population canadienne. Les utilisations du rayonnement sont autorisées par la CCSN. Les titulaires de permis doivent maintenir les doses de rayonnement au niveau le plus bas qu’il soit raisonnablement possible d’atteindre (ALARA), en tenant compte des facteurs économiques et sociaux.
Liens connexes
- Introduction au rayonnement : Principaux thèmes
- Doses de rayonnement
- L’atome – Nucléides, isotopes et radioactivité
- Livret d’information sur les radionucléides
- Radiation, People and the Environment (Agence internationale de l’énergie atomique, en anglais)
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