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Radioactivité - 1

désintégrations radioactives

Jour 1 – Leçon 4

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Objectif

Discuter les principes de désintégration radioactive et certains termes pertinents

Définir les unités de mesure de la désintégration radioactive

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Contenu

Activité Loi de décroissance radioactive Période radioactive ou demi-vie La vie moyenne Constante de décroissance

radioactive Unités

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La Radioactivité

La radioactivité est la propriété de certains atomes qui se transforment spontanément en dégageant de l’énergie sous forme de rayonnements divers

Les atomes radioactifs émettent des rayonnements ionisants lorsqu’ils se désintègrent

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Les éléments d'origine naturelle

• Dans la nature il existe environ 300 nuclides

• La majorité des éléments d’origine naturelle sont sables

Mais

• Certains ayant un poids atomique élevé, à partir du Polonium (Z = 84) suivi du Radium (88), du Thorium (90), de l‘Uranium (92) sont entièrement constitués de nucléides instables

• Les substances instables subissent des transformations spontanées, la désintégration radioactive ou la décroissance radioactive à des taux précis.

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1 Bq = 1 désintégration par seconde

L’Activité

La quantité présente d’un radionucléide

Unité SI est le Becquerel (Bq)

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Multiples & Préfixes (Activité)

Multiple Préfixe Abréviation1 ------- Bq

1.000000 Méga (M) MBq

1.000.000.000 Giga (G) GBq

1.000.000.000.000 Téra (T) TBq

1 x 1015 Péta (P) PBq

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Unités

1 Curie (Ci) = 3,7 x 1010 dps

1 Becquerel (Bq) = 1 dps

1 Ci = 3,7 x 1010 Bq ou

1Ci = 37 GBq

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Unités

Unités Ancienne unité Unités SI Conversion

Activité curie (Ci) becquerel (Bq) 1 Ci=3,7 x 1010Bq

Dose Absorbée

rad gray (Gy) 1 rad = 0.01 Gy

Dose Equivalente

rem sievert (Sv) 1 rem = 0.01 Sv

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La constante de décroissance est

notée NOTE: Unités de en

Typiquement ou sec-1 ou “par seconde”

Constante de décroissance radioactive

1

temps

1sec

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A = N

Où “A = activité” son unité est la désintégration par seconde(dps ou Bq)

Activité

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La relation entre la demi-vie (ou période) et

la constant e est:

Demi-vie et la Constante de décroissance

T½ = 0.693*

* Avec 0,693 = Ln 2

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Demi-vie ou période

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Demi-vie ou période

Radionucléide Demi-vie

Phosphor-32 14,3 jours

Iridium-192 74 jours

Cobalt-60 5,25 années

Césium-137 30 années

Carbone-14 5760 années

Uranium-238 4,5 x 109 années

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Exemple: Exercice

Un accident de criticité se produit dans une installation de traitement de l'uranium. 1019 fissions se produisent sur une période de 17 heures. Etant donné que le rendement de fission pour 131I est de 0,03 et sa demi-vie est de 8 jours, calculer l'activité de l'iode-131 à la fin de l'accident. On néglige la désintégration de 131I lors de l'accident.

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Solution

Activité = N = x

x ( 1019 x 0,03) = 3 x 1011 Bq de 131I

0,693

8 jrs

1

86,400 sec. jr-1

3 x 1011 Bq

3,7 x 1010 Bq/Ci= 8.1 Ci 131I

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Equation Différentiellede décroissance Radioactive

= -N(t)dNdt

Le taux de décroissance à un certain temps est directement proportionnel au nombre d'atomes radioactifs présents à ce moment-là

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Equation de décroissance Radioactive

N(t) = No e -t

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Exprimant l’équation en termes d’activité:

Equation de décroissance Radioactive

N(t) = No e-t

A(t) = Ao e- t

Où A(t) = l’activité à un temps t

et Ao = l’activité initiale au temps t = 0

ou

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Décroissance Radioactive

L’activité qui a décrue après “n” demi-vies est donnée par:

A(t)Ao

1 -

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L’activité “A” qui reste après “n” demi-vie est donnée par

Décroissance Radioactive

AAo

12n*

=

* Avec n = t / T1/2

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La vie moyenne

TM = 1.44 T1/2

Pour certaines applications, comme dans le cas de la dosimétrie interne, il est commode d'utiliser la durée de vie moyenne du radio-isotope

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Un radionucléide a une demi-vie de 10 jrs. Quelle est sa vie moyenne?

Exemple

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Solution de l’exercice

Vie moyenne = 1.44 T1/2

= 1.44 x 10 jrs

= 14.4 jrs

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Où obtenir plus d'informations

Cember, H., Johnson, T. E, Introduction to Health Physics, 4th Edition, McGraw-Hill, New York (2009)

International Atomic Energy Agency, Postgraduate Educational Course in Radiation Protection and the Safety of Radiation Sources (PGEC), Training Course Series 18, IAEA, Vienna (2002)