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MINÉRAUX RADIOACTIFS

" Ma mémoire étant ce qu'elle est devenue et mes cours de physique nucléaire des années 70 étant un peu obsolètes, cette page à été construite à partir d'articles parus sur divers médias et Wikipédia..."

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Quid de la la radioactivité ...

 

La radioactivité est le phénomène physique par lequel des noyaux atomiques instables, on les appelle radionucléides ou radio-isotopes, se transforment spontanément en d'autres atomes, ce que l’on appelle la désintégration ou fission, en émettant simultanément des particules matérielles et immatérielles.
Elle a été découverte en 1896 par Henri Becquerel (1852-1908, prix Nobel de physique 1903) dans le cas de l'uranium, et très vite confirmée par Marie Curie (1867-1934, prix Nobel de physique 1903 et de chimie 1911) pour le radium.

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La Fission.
 

C’est la décomposition ou désintégration d’un isotope plus ou moins instable. Si l'on compare la masse de l'isotope originel et celle des sous-produits, on trouve un petit écart en diminution, sur la cinquième ou la sixième décimale. Or E=mC2, la masse et l'énergie sont équivalentes, il en découle donc une production d'énergie. C'est ce principe qui est utilisé dans les réacteurs nucléaires ou dans les bombes de type A.

 

La "Période" (trop) souvent appelée demi-vie.
 

Par définition, c'est le temps qu'il faut pour que la moitié de l'isotope instable soit décomposé en sous-produits.

Après une période, une moitié de l'élément instable a été décomposée, après une seconde période il ne restera que le quart,  après la troisième période, il reste un huitième et ainsi de suite selon une décroissance exponentielle qui suit les puissances inverses de 2. Dix périodes, réduisent l'élément à moins du millième, très exactement à 1/1024.

Le terme demi-vie est à éviter il tend à imaginer qu'après 2 demi-vies il ne restera plus rien.

La période de l'uranium 238 est de 4,5 Ga (milliard d'années), celle du radium 226 =1 600 année, le cobalt 60= 5 ans, l'iode 131=8 jours, on voit ici que tous les éléments instables ont des périodes extrêmement variables.

Chaine de desintégration U238
Chaine de desintégration Th232

Radioactivité

Plus un élément est instable, plus sa désintégration est rapide et plus sa radioactivité est élevée dans la durée.

  • Les isotopes dont on ne peut pas mesurer la période comme le Fer 56 par exemple sont dit stables.

  • Les isotopes dont la période est comprise entre plusieurs millions de milliards d'années à quelques années sont dit métastables.

  • Les isotopes restant sont instables certain on une période inférieure au milliardième de seconde

Tableau de periode de noyaux radioactifs.

Le Rayonnement

 

L'émission de particules de matière, qui peuvent être des électrons ou des noyaux d'hélium ou des neutrons, etc. et de l'énergie, tels des photons et de l’énergie cinétique, est appelée rayonnement. L'énergie des particules est suffisante pour entraîner l'ionisation[1] de la matière traversée, d'où le nom de rayonnements ionisants.

On distingue classiquement les rayons :

  • α (alpha) constitués de noyaux d'hélium (également appelés particules α),

  • β (bêta) constitués d'électrons (particules β)

  • γ (gamma) constitués de photons,

(Il y a aussi les neutrons qui dérivent des fissions spontanées mais qui ne nous intéressent pas dans le cas présent.)

 

Les effets, sur un organisme vivant, d'une exposition aux rayonnements ionisants (irradiation) dépendent du niveau et de la durée de l'exposition (aiguë ou chronique), de la nature du rayonnement ainsi que de la localisation de la radioactivité (exposition externe, interne, en surface, etc.).

Les rayonnements provenant de substances radioactives sont largement utilisés :

  • dans l'industrie pour le contrôle de pièces manufacturées, les soudures, l'usure

  • en médecine nucléaire à des fins de diagnostic à faible dose, et à des fins thérapeutiques à forte dose pour soigner les cancers.

  • dans l’industrie alimentaire. (Ce rayonnement est obtenu à l'aide de radio-isotopes, généralement du cobalt 60, et plus rarement du césium 137. C'est la technologie la plus efficace en termes de coûts, car la pénétration des rayons gamma permet le traitement de palettes entières, ce qui diminue fortement la manutention. Une palette est typiquement exposée au rayonnement pendant plusieurs minutes, selon la dose que l'on veut obtenir.)

 

Lors des différents usages de la radioactivité, il convient naturellement de suivre les mesures de prévention, de protection et de contrôle adaptées au niveau de radioactivité.

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Rayonnement ou irradiation

Les rayonnements ionisants, que l'on appelle aussi irradiations, provoquent tous au sein de la matière des ionisations et des excitations. La façon dont se produisent ces ionisations dépend du type de rayonnement considéré :
 

  • rayonnement α : un noyau atomique instable émet une particule lourde chargée positivement constituée de deux protons et de deux neutrons (noyau d'hélium 4).
    Pénétration faible. Les particules α sont émises à une vitesse avoisinant les 16 000 km/h. Cependant étant lourdes et chargées électriquement, elles sont arrêtées très facilement et rapidement par les champs électromagnétiques et les atomes composant la matière environnante. Une simple feuille de papier suffit à arrêter ces particules.
    Pour se protéger, il importe avant tout que le corps émetteur du rayonnement alpha ne soit pas ingurgité.

     

  • rayonnement β- : un noyau atomique instable émet une particule légère et chargée négativement (un électron) qu'une feuille d'aluminium peut arrêter.
    Pénétration moyenne. Les électrons sont émis avec des énergies allant de quelques keV [2] à quelques MeV. Ils peuvent donc atteindre des vitesses élevées. Cependant, chargés électriquement, ils vont être arrêtés par la matière et les champs électromagnétiques environnants.
    Une feuille d’aluminium de quelques millimètres peut arrêter les électrons. Un écran d'un centimètre de plexiglas arrête toutes les particules bêta d'énergie inférieure à 2 MeV .
    Pour se protéger, il importe avant tout que le corps émetteur du rayonnement bêta ne soit pas ingurgité.

     

  • rayonnement β+ : un noyau atomique instable émet une particule légère et chargée positivement (un positron) qui interagit, après avoir été ralenti, avec un électron du milieu provoquant son annihilation et la production de deux rayons gamma de 511 keV chacun émis à 180° l'un de l'autre, ce qui ramène le problème au cas du rayonnement gamma.
     

  • rayonnement γ : rayonnement électromagnétique à haute fréquence d'un photon dont la longueur d'onde est inférieure à 1 picomètre (<10−12 m). Ils peuvent avoir une énergie allant de quelques keV à plusieurs centaines de GeV.
    Les rayons gamma sont plus pénétrants que les particules alpha et bêta, mais sont moins ionisants. Ils sont de même nature que les rayons X mais sont d'origine et de fréquence différentes.
    Le blindage contre les rayons gamma requiert des grandes quantités de matière et il n'est pas possible de stopper 100 % du rayonnement.
    Par exemple, un blindage qui réduit de 50 % l'intensité de rayons gamma de 1 MeV nécessite 1 cm de plomb, 6 cm de béton ou 9 cm de terre.
    En traversant la matière, il provoque trois types d'interactions :

    • l'effet photoélectrique ;

    • la création de paires ;

    • l'effet Compton.

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[1] L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome. L'atome perdant ou gagnant des charges n'est plus neutre électriquement. Il est alors appelé ion. Dans le cas présent elle est due à la présence de radiations.

[2] l’électron Volt est une unité de mesure d’énergie, 1 eV = 1,602 176 565(35) × 10−19 Joule.
keV = kilo électrons Volts, MeV =Méga électrons Volts etc.

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EN RÉSUMÉ

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UN ÉLÉMENT RADIOACTIF ÉMET DES RADIATIONS, IL IRRADIE

(ON DIT AUSSI RAYONNE).
 

UN MINÉRAL QUI CONTIENT DANS SA FORMULE CHIMIQUE UN ÉLÉMENT TRÈS RADIOACTIF ÉMET DES RADIATIONS QUI PEUVENT ÊTRE DANGEREUSES EN CAS D’EXPOSITION LONGUE.
IL PEUT DEVENIR CONTAMINANT EN CAS D’INGESTION DE PETITS FRAGMENTS C'EST POURQUOI IL EST IMPORTANT DE LE MANIPULER AVEC UNE GRANDE PRÉCAUTION ET SE LAVER ABONDAMMENT LES MAINS APRÈS L'AVOIR MANIPULÉ.

IL EST ÉVIDENT QUE CES MINÉRAUX NE PEUVENT ÊTRE CONFIÉS À DES ENFANTS.

 

IL NE FAUT PAS CONFONDRE IRRADIATION ET CONTAMINATION, UN OBJET IRRADIÉ N’EST PAS FORCÉMENT CONTAMINÉ !

SI UN OBJET N'EST PAS RADIOACTIF OU CONTAMINÉ IL N'IRRADIE PAS CELUI QUI LE TOUCHE.

 

 

 

 
 
 
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Pourquoi la radioactivité fait-elle peur ?

Nous possédons cinq sens qui nous permettent de ressentir les phénomènes qui nous entourent, de nous en protéger ou au contraire de les rechercher: claire, sombre, aigus, grave, sec, humide, salé, sucré.
Mais nous ne possédons pas de sens qui nous permettent de détecter la radioactivité.

Or, lorsque l'on concentre artificiellement la radioactivité, elle peut atteindre des doses incroyablement fortes. 1 g de cobalt 60, par exemple, fabriqué pour combattre les tumeurs cancéreuses, être autant radioactif que 3000 tonnes d'uranium 238. Les premiers chercheurs n'avaient pas conscience des dangers des concentrations gigantesques qu'ils élaboraient : Marie Curie fut atteinte d'une leucémie foudroyante. D'autres lauréats du prix Nobel et scientifiques de haut niveau comme Enrico Fermi ou John von Neuman connurent le même sort malheureux.

 

À quoi sert la radioactivité ?

La radioactivité est devenue essentielle dans le monde moderne : en médecine nucléaire pour l'imagerie, le diagnostic et la radiothérapie ; dans l'industrie pour le contrôle des soudures par rayons gamma ; dans l'agroalimentaire pour la conservation des fruits et légumes ; en géologie et en archéologie, pour les datations ; enfin, elle est associée à l'énergie nucléaire, une énergie durable sans dégagement de gaz à effet de serre.

 

 

 

 
 
 
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UNE VIDÉO POUR BIEN COMPRENDRE...

Les minéraux radioactifs...

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Source CRIIRAD

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On trouve dans la nature des minerais et minéraux radioactifs.

Certains d’entre eux sont dangereux pour la santé, ils sont principalement des composés à base :

  • d'uranium (U) tel la pechblende et l'uranophase ou encore la torbernite et l'autunite, des minéraux biens connus des collectionneurs et assez souvent esthétiques et la brannerite souvent associée au gisement d’or ;

  • de thorium (Th) tel la thorite, la thorianite.

 

Le rayonnement émis par ces minéraux agit sur l’organisme :

1.     Soit de manière externe par l’exposition de longue durée et le toucher.

2.     Soit de manière interne beaucoup plus dangereuse par l’inhalation ou l’ingestion de particules radioactives.

Il importe donc de prendre de grandes précautions avec ces espèces.
En atteignant notre organisme et en perdant une partie de cette énergie dans les tissus, ils peuvent créer des lésions pouvant aboutir à des conséquences sanitaires (une augmentation des risques de cancer et d’autres pathologies sur le long terme, l’apparition d’anomalies génétiques sur la descendance des personnes exposées, etc..

Comment savoir si des minéraux sont radioactifs ?


En réalité, pratiquement tous les minéraux sont radioactifs, ils contiennent couramment des traces d’uranium, thorium ou potassium 40, comme tous les constituants de l’écorce terrestre.


La question n’est donc pas de savoir s’ils sont radioactifs, mais plutôt de déterminer s’ils sont anormalement radioactifs. C’est donc une question de concentration (teneur) en ces différents éléments.

On peut se reporter (lorsqu’on le connaît) au nom du minéral et vérifier sa composition chimique dans un ouvrage spécialisé.
 

Par exemple, la cuprosklodowskite a pour formu