Quelques generalites sur la radioactivite

QUELQUES GENERALITES SUR LA RADIOACTIVITE 

La radioactivité est un phénomène de désintégration aléatoire spontané d’atomes, qui peuvent se décomposer en un ou plusieurs noyaux, habituellement accompagné de l’émission d’un rayonnement émettant un rayonnement constitué de particules chargées α, β, p ou neutre γ, n etc. Le noyau obtenu peut être lui-même instable ou dans un état excité qui va évoluer en se désexcitant, souvent en émettant ou plusieurs protons. On parle souvent de noyaux père pour le noyau initial et de noyau fils pour le noyau final. L’importance d’une source radioactive est appréciée par son activité qui traduit son taux de désintégration (nombre de désintégrations par unité de temps). Il existe deux types de radioactivité : la radioactivité naturelle (radioactivité de radionucléides qui existent dans la nature, réactions nucléaires spontanées) et la radioactivité artificielle (radioactivité produite au cours de réactions nucléaires).

Radioactivité naturelle

La radioactivité naturelle présente deux composantes principales : tellurique et cosmique. La radioactivité naturelle terrestre est issue des trois familles radioactives naturelles dont les radionucléides sont en filiation, celle de 232Th, de 235U et de 238U. On retrouve également ces différents radionucléides dans les autres compartiments comme les eaux ou l’air et même dans le corps humain suite à l’ingestion de denrées alimentaires. On peut voir dans la chaîne de désintégration du 232Th qu’il y ‘a des émetteurs α et β. Dans toutes les mesures nucléaires réalisées, on note la présence de traces de ces radionucléides naturels. Le radon est un gaz radioactif qui possède trois isotopes dans chaque famille radioactive naturelle : 219Rn (235U), 220Rn (232Th) et 222Rn (238U). Le 222Rn, descendant de la famille de 238U est présent en grande quantité dans l’atmosphère de par la forte proportion de sa famille radioactive et de sa période (3,82 jours) assez longue pour permettre sa migration dans l’environnement. Sa décroissance engendre des descendants radioactifs. Son accumulation dans des atmosphères confinées en fait l’élément radioactif naturel le plus dosant pour la population et augmente le risque de cancer du poumon.

Radioactivité artificielle 

La radioactivité artificielle est une radioactivité provoquée par des activités humaines au moyen d’un accélérateur de particules ou d’un réacteur nucléaire. La radioactivité artificielle est présente dans l’environnement depuis le début du XXe siècle. Elle comprend l’ensemble des phénomènes de transmutation des radio-isotopes créés artificiellement en bombardant des éléments stables (aluminium, béryllium, iode, etc.) avec divers faisceaux de particules (neutron, proton, particule α, deuton). Historiquement, ce furent Frédéric Joliot-Curie et Irène Joliot-Curie qui, les premiers en 1934, découvrirent le phénomène en produisant du phosphore 30 en bombardant de l’aluminium 27 avec une particule α provenant généralement d’une source de radium. La famille (4n+1) artificielle qui a pu exister après la formation de la terre. Il est à noter que du Np-237 est fabriqué dans les réacteurs.

Les retombées globales 

Les retombées globales regroupent les essais atmosphériques d’armes nucléaires et les accidents ayant engendré d’importants rejets de radioactivité dans l’environnement. Les essais nucléaires militaires ont conduit à l’apparition dans l’environnement à l’échelle mondiale de nombreux radionucléides, surtout des produits d’activation et de fission ainsi que des radionucléides transuraniens. Aujourd’hui on retrouve essentiellement le 137Cs comme émetteur dans l’environnement dû aux essais militaires.

Les accidents nucléaires atmosphériques ont aussi contribué à l’apparition de la radioactivité artificielle dans l’environnement, le plus important est l’accident de Tchernobyl, dont les rejets de 137Cs sont encore aujourd’hui mesurables sur tout le territoire français. Une explosion nucléaire est due à la fission (cassure) d’atomes lourds comme l’Uranium 235 (235U) ou le Plutonium 239 (239Pu). Elle entraîne un dégagement d’énergie considérable et l’émission de produits de fission et d’activation .

Les produits de fission 
Sous l’impact d’un neutron, le noyau de l’atome d’Uranium 235 ou de Plutonium 239 se casse en deux radionucléides, libérant de l’énergie et des neutrons. Une cinquantaine de radionucléides «primaires» peuvent ainsi être produits. En se désintégrant, ils vont engendrer plus de 200 radionucléides « secondaires », parmi lesquels le Césium 137 (137Cs), le Strontium 90 (90Sr), le Zirconium 95 (95Zr) et l’Iode 131 (131I) .

Les produits d’activation 
Certains noyaux présents dans l’environnement peuvent capturer des neutrons et devenir radioactifs. C’est le cas de l’hydrogène qui se transforme en Tritium (3H) et de l’Azote 14 (14N) qui se transforme en Carbone 14 (14C).

Particules et gaz nobles
La plupart des produits de fission et d’activation se condensent et se fixent aux aérosols. Ces radionucléides s’appellent des particules. Les gaz nobles sont chimiquement non réactifs et restent gazeux. Le xénon est le gaz noble avec le plus haut rendement de fission. Dans les explosions nucléaires souterraines, les particules sont retenues dans le sol et les gaz rares sont plus susceptibles de s’échapper.

Les rejets contrôlés 

En fonctionnement normal, les installations nucléaires de base rejettent des radio-isotopes sous trois formes : rejets gazeux, rejets liquides et rejets diffus. Les principaux radioéléments rejetés sont : 3H, 14C, les isotopes de l’iode, des gaz rares et quelques produits d’activation et de fission. Ces derniers sont principalement : 58Co, 137Cs, 134Cs, 54Mn, 124Sb, 125Sb, 60Co, 108mAg, 110mAg. Certains de ces radionucléides sont également rejetés lors du démantèlement des installations nucléaires de base ou du retraitement des déchets de combustibles usés, auxquels il faut ajouter des rejets de radionucléides transuraniens. Dans le domaine médical, la médecine nucléaire est le principal contributeur de rejets dans l’environnement du fait de l’utilisation de sources liquides. On retrouve essentiellement des émetteurs à courte durée de vie dont la dispersion dans l’environnement est brève. La médecine nucléaire, pour le diagnostic, utilise par exemple 99mTc (T=6 h), 201Tl (T=3 j) ou 123I (T=13 h) pour réaliser des scintigraphies ou encore le 18F (T=2 h) lors des examens de Tomographie par Emissions de Positons. La curiethérapie, à but curatif, utilise des émetteurs à durée de vie plus longue, on retrouve par exemple le 137Cs, 60Co, 192Ir, 125I, 103Pd ou encore 106Rh, mais les sources sont sous forme solide et leur dispersion est moins probable.

Les situations accidentelles 

Dans le cas d’un accident sur un réacteur nucléaire, un panel assez large de radionucléides est susceptible d’être rejeté dans l’environnement, panel dépendant du type d’accident . Il s’agit essentiellement de produits de fission et d’activation. Certains comme 131I ont un impact dosimétrique très important et devraient donc être quantifiés rapidement pour en limiter l’impact sur les populations proches de l’accident. Un accident dans le transport des radionucléides médicaux pourrait engendrer une contamination dans l’environnement. Mais comme précisé plus haut, les émetteurs employés en médecine nucléaire ont des durées de vies courtes et leur présence serait restreinte dans l’environnement. Enfin, la curiethérapie utilise des sources scellées généralement solides et peuvent donc difficilement se disperser dans l’environnement.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I QUELQUES GENERALITES SUR LA RADIOACTIVITE, CHRONOLOGIE DES ESSAIS NUCLEAIRES ET DES TRAITES LIES A LEUR INTERDICTION
I.1 QUELQUES GENERALITES SUR LA RADIOACTIVITE
INTRODUCTION
I.1.1 RADIOACTIVITE NATURELLE
I.1.2 RADIOACTIVITE ARTIFICIELLE
I.1.2.1 Les retombées globales
I.1.2.2 Les rejets contrôlés
I.1.2.3 Les situations accidentelles
I.2 LES ESSAIS NUCLEAIRES
I.2.1. Le début de l’ère nucléaire
I.2.2 les types d’essais nucléaires
I.2.2.1 Les essais atmosphériques
I.2.2.2 Les essais sous l’eau
I.2.2.3 Les essais souterrains
I.2.2.4 Le développement des arsenaux nucléaires
Conclusion
I.3 LES TRAITES LIES A L’INTERDICTION DES ESSAIS NUCLEAIRES
I.3.1 Traite d’interdiction partielle des essais nucléaires
I.3.2 Traite de non-prolifération (TNP)
I.3.2.1 Historique
I.3.2.2 Résumé du traité
I.3.2.3 Protocole additionnel de l’AIEA
I.3.2.4. Pays membres du TNP
I.3.3 Traite d’interdiction complète des essais nucléaires et la création de l’OTICE
I.3.3.1 Historique du traité
I.3.3.2 Résumé du traité
CHAPITRE II ORGANISATION DU TRAITE D’INTERDICTION COMPLETE DES ESSAIS NUCLEAIRES
II.1 LA COMMISSION PREPARATOIRE
II.2 L’OTICE PROPREMENT-DIT
II.2.1 Le CTBTO après l’entrée en vigueur
II.2.2 Les organes de l’OTICE après son entrée en vigueur
II.2.2.1 La Conférence des Etats parties
II.2.2.2 Le Conseil exécutif
II.2.2.3 Le Secrétariat technique
II.3 Le régime de vérification
Introduction
II.3.1 Le système de surveillance international (SSI)
II.3.1.1- Le réseau du SSI
II.3.1.2- Les technologies de surveillance
II.3.1.3 Les technologies de surveillance : fonctionnement
a) Les stations sismiques
b) Les stations infrasonores
c) Les stations hydroacoustiques
d) Les stations de détection de radionucléides
e) Les laboratoires de radionucléides
II.3.1.4 Les données du système de surveillance internationale
II.3.2 Centre international de collecte des données (CDI)
II.3.2.1 Produits du CDI de type I
II.3.2.2 Produits du CDI de type II
II.3.3. Infrastructure mondiale des communications
II.3.4- Inspections sur le site
II.3.5 Consultation et clarification
II.3.6 Mesures de confiance
II.4 LES APPLICATIONS CIVILES ET SCIENTIFIQUES DES TECHNOLOGIES DE VERIFICATION DU CTBT
II.5.1 AutoDRM
II.5.2 Par Abonnement
II.5.3 Le site web sécurisé
II.5.4-Base de données externe
CHAPITRE III TRAITEMENT ET ANALYSE DES DONNEES ISSUES DES STATIONS DE PARTICULES DU REGIME INTERNATIONAL DE VERIFICATION DE LA CTBTO
III.1 Libération de radionucléides des explosions nucléaires
III.2 Principe de fonctionnement des stations de radionucléides
III.2.1 Liste des radionucléides pertinents dans le cadre du CTBT
III.2.2 Chronologie du traitement et de l’analyse des données
III.2.3 Collecte de données dans les stations de particules
a) Principe de fonctionnement
b) Exigences minimales pour les systèmes de particules
c) Données sur les radionucléides
d) Types de données spectrales de radionucléides
III.2.4 Traitement automatique et l’analyse interactive des données
III.2.4.1 Traitement automatique des données
III.2.4.2 Traitement interactive des données
III.2.5 Catégorisation des spectres particulaires
III.2.6 Produits du CID
a) Rapport automatique de radionucléides (ARR)
a) Rapport révisé sur les radionucléides (RRR)
b) Bulletin d’événement standard pour les radionucléides filtrés (SSREB)
III.2.7 Modélisation du transport atmosphérique (ATM)
III.2.7.1 Le modèle lagrangien de dispersion de particules FLEX-PART
III.2.7.5 Utilité du logiciel WEB-GRAPE
III.3 Résumé des étapes de traitement des radionucléides du CDI
III.4 Schéma général de surveillance des radionucléides
III.5 Analyse du Césium 137 provenant de la station radionucléide de la Mauritanie RN43
III.5.1 Description et statut de la station
III.5.2 Détection du nucléide et résultats du traitement du CDI
III.5.3 Interprétation des résultats
Conclusion

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