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Qu’est-ce que le radon – Effets sur la santé – Risques pour la santé – Définition

Le radon est un gaz noble d’origine naturelle, qui présente un risque sanitaire très important pour la population. La dose annuelle moyenne de rayonnement du radon à une personne est d’environ 2 mSv/an et elle peut varier de plusieurs ordres de grandeur d’un endroit à l’autre. Radon – Effets sur la santé – Risques pour la santé

Le radon est un gaz noble incolore, inodore et insipide, présent naturellement comme produit de désintégration du radium. Tous les isotopes du radon sont radioactifs, mais les deux isotopes du radon, le radon-222 et le radon-220, sont très importants du point de vue de la radioprotection.

  • radon et thoron
    Source : JANIS (logiciel d’information sur les données nucléaires basé sur Java) ; ENDF/B-VII.1

    Radon-222. L’isotope radon-222 est un produit de désintégration naturelle de l’isotope d’uranium le plus stable (uranium-238), il fait donc partie de la série de l’uranium.

  • Radon-220. L’isotope radon-220, communément appelé thoron, est un produit de désintégration naturelle de l’isotope le plus stable du thorium (thorium-232), il fait donc partie de la série du thorium.

Il est important de noter que le radon est un gaz noble, alors que tous ses produits de désintégration sont des métaux. Le principal mécanisme d’entrée du radon dans l’atmosphère est la diffusion à travers le sol. Sous forme de gaz, le radon se diffuse à travers les roches et le sol. Lorsque le radon se désintègre, les isotopes métalliques fils sont des ions qui se fixent à d’autres molécules comme l’eau et aux particules d’aérosol dans l’air. Par conséquent, toutes les discussions sur les concentrations de radon dans l’environnement se réfèrent au radon-222. Alors que le taux moyen de production de radon-220 (thoron) est à peu près le même que celui du radon-222, la quantité de radon-220 dans l’environnement est bien inférieure à celle du radon-222 en raison d’une demi-vie nettement plus courte ( il a moins de temps pour diffuser) du radon-222 (55 secondes, contre 3,8 jours respectivement). Simplement, le radon-220 a moins de chances de s’échapper du substratum rocheux.

Radon-222

radon - source - environnement
Série Uranium – Source de radon-222.

Le radon-222 est un gaz produit par la désintégration du radium-226. Les deux font partie de la série de l’uranium naturel. Étant donné que l’uranium se trouve dans le sol du monde entier à des concentrations variables, la dose de radon gazeux varie également dans le monde. Le radon-222 est l’isotope le plus important et le plus stable du radon. Il a une demi-vie de seulement 3,8 jours, ce qui fait du radon l’un des éléments les plus rares puisqu’il se désintègre si rapidement. Une source importante de rayonnement naturel est le gaz radon, qui s’infiltre continuellement du substratum rocheux mais peut, en raison de sa forte densité, s’accumuler dans les maisons mal ventilées. Le fait que le radon est un gaz joue un rôle crucial dans la propagation de tous ses noyaux filles. Le radon est simplement un moyen de transport du substratum rocheux à l’atmosphère (ou à l’intérieur des bâtiments) pour ses produits de désintégration à courte durée de vie (Pb-210 et Po-210), qui présentent beaucoup plus de risques pour la santé.

Effets du radon sur la santé

Le radon est généralement la plus grande source naturelle de rayonnement contribuant à l’exposition des membres du public, représentant parfois la moitié de l’exposition totale de toutes les sources. Le risque sanitaire lié à l’exposition au radon et au thoron provient principalement de l’inhalation des produits de désintégration à vie courte (Pb-210 et Po-210) et de l’irradiation résultante des particules alpha des bronches et des poumons.

Tant que ces isotopes seront à l’extérieur du corps, seul le rayonnement gamma pourra donner une dose. Mais le radon est un gaz et se diffuse hors du sol pour se mélanger à l’air. La demi-vie du radon-222 est longue par rapport au temps de séjour de l’air dans les poumons, de sorte que relativement peu de radon se désintègre pendant la respiration. De plus, le radon est un gaz noble et son inertie empêche sa rétention à long terme dans l’organisme. Mais lorsque le radon se désintègre, les isotopes métalliques fils (Pb-210 et Po-210) ne sont pas inertes et se fixent à d’autres molécules comme l’eau et aux particules d’aérosol dans l’air. Lorsque ces particules sont inhalées, une partie du plomb 210 est retenue par l’organisme. L’ingestion de plomb 210 est également une voie possible. Le plomb 210 étant un faible émetteur bêta, il ne provoque pas de doses importantes. Le plomb 210 est donc un moyen de transport de l’air intérieur vers le corps. Le rayonnement du radon et de ses produits de désintégration est un mélange de particules alpha et bêta ainsi que de rayonnement gamma. Lorsque les isotopes pénètrent dans le corps, tous les types de rayonnement y contribuent.

Mais c’est le polonium-210, produit de désintégration du plomb-210, qui émet une particule alpha de 5,3 MeV , qui fournit l’essentiel de la dose équivalenteLes particules alpha, qui appartiennent au rayonnement à haut LET, sont assez massives et portent une double charge positive, elles ont donc tendance à ne parcourir qu’une courte distance et à ne pas pénétrer très loin dans les tissus, voire pas du tout. Cependant, les particules alpha déposeront leur énergie sur un plus petit volume (éventuellement seulement quelques cellules si elles pénètrent dans un corps) et causeront plus de dommages à ces quelques cellules (plus de 80 % de l’énergie absorbée par le radon est due aux particules alpha). Par conséquent, le facteur de pondération du rayonnement pour le rayonnement alpha est égal à 20. Une dose absorbée de 1 mGy par des particules alpha conduira à une dose équivalente de 20 mSv. En résumé, le radon et le plomb peuvent être considérés comme différents types de transporteurs pour le polonium-210.

Radon - Source naturelle de rayonnementLa quantité d’isotopes ingérés avec la nourriture est négligeable, et toute préoccupation porte sur la respiration et le dépôt des produits de filiation du radon dans les bronches et les poumons. Chez les non-fumeurs, le radon est la principale cause de cancer du poumon et, dans l’ensemble, la deuxième cause en importance. La dose annuelle moyenne de rayonnement du radon à une personne est d’environ 2 mSv/an et elle peut varier de plusieurs ordres de grandeur d’un endroit à l’autre. Selon un rapport de 2003 sur l’évaluation des risques du radon dans les maisons de l’EPA, des preuves épidémiologiques montrent un lien clair entre le cancer du poumon et des concentrations élevées de radon.

Il faut le souligner, les cigarettes contiennent aussi du polonium-210, provenant des produits de désintégration du radon, qui se collent aux feuilles de tabac. Le polonium-210 émet une particule alpha de 5,3 MeV, qui fournit l’essentiel de la dose équivalente. Un tabagisme important entraîne une dose de 160 mSv/an à des points localisés aux bifurcations des bronches segmentaires dans les poumons à cause de la désintégration du polonium-210. Cette dose n’est pas facilement comparable aux limites de radioprotection, car ces dernières portent sur des doses au corps entier, tandis que la dose due au tabagisme est délivrée à une très petite partie du corps.

Radon à l’intérieur des maisons

Il faut souligner que les concentrations de radon-222 et de radon-220 dans le sol et dans les matériaux de construction varient sur de nombreux ordres de grandeur d’un endroit à l’autre et présentent des variations temporelles importantes sur un site donné. Les emplacements avec un fond de radon plus élevé sont bien cartographiés dans chaque pays. A l’air libre, elle varie de 1 à 100 Bq/m3, voire moins (0,1 Bq/m3) au-dessus de l’océan. Dans les grottes ou les mines aérées, ou les maisons mal aérées, sa concentration grimpe jusqu’à 20-2 000 Bq/m3. Dans l’atmosphère extérieure, il y a aussi une certaine advection causée par le vent et les changements de pression barométrique.

radon - atténuation - maison
Le gaz radon peut pénétrer dans la maison par des fissures (dues à un effet de cheminée) dans le plancher et les murs du sous-sol. Source: suro.cz

Les problèmes de radon se situent dans les maisons, où il peut s’accumuler surtout, en raison de sa forte densité, dans les zones basses comme les sous- sols et les vides sanitairesRadonpeut également se produire dans les eaux souterraines – par exemple, dans certaines eaux de source et sources chaudes. Plusieurs possibilités existent pour le rejet de radon dans les maisons. Le fait que le radon soit un gaz rare joue un rôle crucial dans la propagation de tous ses noyaux filles. Le radon est simplement un moyen de transport du substratum rocheux à l’atmosphère (ou à l’intérieur des bâtiments) pour ses produits de désintégration à courte durée de vie (Pb-210 et Po-210), qui présentent beaucoup plus de risques pour la santé. Les sources principales sont la roche ou le sol sur lequel la maison est construite, ainsi que l’approvisionnement en eau. Le principal mécanisme d’entrée du radon dans les bâtiments est la diffusion à travers le sol. Sous forme de gaz, le radon se diffuse à travers les roches et le sol. Le gaz radon peut pénétrer dans la maison par les fissures (dû à un effet de cheminée) dans le plancher et les murs du sous-sol. Le chauffage de l’air crée une aspiration d’air de la partie basse de la maison, vers la partie haute de la maison. Sans aucune membrane de radon, cela signifie en fait que l’air du sol sous la maison est aspiré dans la maison à travers de nombreuses fissures et ouvertures dans le sol.

De plus, les matériaux de construction (par exemple, certains granits) sont également une source de radon. L’approvisionnement en eau est une autre source de radon. L’eau des puits, en particulier dans les régions où le granite est riche en radium, peut contenir des concentrations élevées de radon. Il s’agit d’un matériau avec des concentrations plus élevées d’uranium/radium à partir duquel le radon est continuellement généré. De tels matériaux, par exemple des scories, des cendres volantes, etc., pourraient être utilisés à certains endroits. Pour les matériaux de construction utilisés pour la construction de maisons, les limites critiques des concentrations spécifiques de radium doivent être déterminées.

Le plus grand risque d’exposition au radon survient dans les bâtiments qui sont étanches à l’air, insuffisamment ventilés et dont les fondations présentent des fuites qui permettent à l’air du sol de pénétrer dans les sous-sols et les pièces d’habitation. Le niveau de radon à l’intérieur varie considérablement selon les conditions météorologiques, la période de l’année et même l’heure de la journée – et bien sûr avec le système d’aération. Par exemple, dormir avec une fenêtre ouverte peut réduire considérablement la teneur en radon.

La plupart des pays ont adopté une concentration de radon de 200 à 400 Bq/m3 pour l’air intérieur comme niveau d’action ou niveau de référence. Si les tests montrent des niveaux inférieurs à 4 picocuries de radon par litre d’air (150 Bq/m3), alors aucune action n’est nécessaire. Des concentrations de radon très élevées (>1000 Bq/m3) ont été trouvées dans des maisons construites sur des sols à forte teneur en uranium et/ou à forte perméabilité du sol.

Atténuation du Radon

L’ atténuation du radon dans l’air se fait par la ventilation, soit captée sous une dalle de plancher en béton ou une membrane au sol, soit en augmentant les renouvellements d’air par heure dans le bâtiment. Les membranes anti-radon sont généralement fabriquées à partir de polyéthylène basse densité (LDPE) et s’étendent sur l’ensemble du bâtiment, y compris le sol et les murs. Une autre façon d’atténuer le radon est un système de traitement utilisant l’aération ou le charbon actif pour éliminer le radon des approvisionnements en eau domestiques.

Propriétés du Radon

Le radon est un élément chimique avec le numéro atomique 86, ce qui signifie qu’il y a 86 protons et 86 électrons dans la structure atomique. Le symbole chimique du radon est Rn.

Le radon est un gaz noble radioactif, incolore, inodore et insipide. Le radon apparaît naturellement comme une étape intermédiaire dans les chaînes normales de désintégration radioactive par lesquelles le thorium et l’uranium se désintègrent lentement en plomb.

Radon – Propriétés

Élément Radon
Numéro atomique 86
Symbole Rn
Catégorie d’élément Gaz rare
Phase à STP Gaz
Masse atomique [amu] 222
Densité à STP [g/cm3] 9,73
Configuration électronique [Hg] 6p6
États d’oxydation possibles 0
Affinité électronique [kJ/mol]
Electronégativité [échelle de Pauling]
1ère énergie d’ionisation [eV] 10,7485
Année de découverte 1900
Découvreur Dorn, Friedrich Ernst
Propriétés thermiques
Point de fusion [échelle Celsius] -71
Point d’ébullition [échelle Celsius] -61,8
Conductivité thermique [W/m·K] 0,00361
Chaleur spécifique [J/g K] 0,09
Chaleur de fusion [kJ/mol] 2,89
Chaleur de vaporisation [kJ/mol] 16,4

Masse atomique du radon

La masse atomique du radon est de 222 u. 

Notez que chaque élément peut contenir plus d’isotopes, donc cette masse atomique résultante est calculée à partir des isotopes naturels et de leur abondance.

L’unité de mesure de la masse est l’ unité de masse atomique (uma). Une unité de masse atomique est égale à 1,66 x 10-24 grammes. Une unité de masse atomique unifiée correspond approximativement à la masse d’un nucléon (soit un seul proton, soit un neutron) et équivaut numériquement à 1 g/mol.

Densité de Radon

La densité du radon est de 9,73 g/cm3.
Densité - Gaz - Liquide - Solide

Densités typiques de diverses substances à la pression atmosphérique.

La densité est définie comme la masse par unité de volume. C’est une propriété intensive, qui est mathématiquement définie comme la masse divisée par le volume :

ρ = m / V

En d’autres termes, la densité (ρ) d’une substance est la masse totale (m) de cette substance divisée par le volume total (V) occupé par cette substance. L’unité SI standard est le kilogramme par mètre cube (kg/m3). L’unité anglaise standard est la masse de livres par pied cube (lbm/ft3).

Voir aussi: Qu’est-ce que la densité ?

Voir aussi: Matériaux les plus denses de la Terre

Radon – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du Radon est de – 71 °C.

Le point d’ébullition du Radon est de – 61,8 °C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Radon – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du radon est de  0,09 J/g K.

La chaleur latente de fusion du radon est de  2,89 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du radon est de  16,4 kJ/mol.

Références :

Protection contre les radiations:

  1. Knoll, Glenn F., Radiation Detection and Measurement 4th Edition, Wiley, 8/2010. ISBN-13 : 978-0470131480.
  2. Stabin, Michael G., Radioprotection et dosimétrie : une introduction à la physique de la santé, Springer, 10/2010. ISBN-13 : 978-1441923912.
  3. Martin, James E., Physics for Radiation Protection 3rd Edition, Wiley-VCH, 4/2013. ISBN-13 : 978-3527411764.
  4. USNRC, CONCEPTS DE RÉACTEURS NUCLÉAIRES
  5. Département américain de l’énergie, de la physique nucléaire et de la théorie des réacteurs. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.

Physique nucléaire et des réacteurs:

  1. JR Lamarsh, Introduction à la théorie des réacteurs nucléaires, 2e éd., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
  2. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.
  3. WM Stacey, Physique des réacteurs nucléaires, John Wiley & Sons, 2001, ISBN : 0-471-39127-1.
  4. Glasstone, Sesonské. Ingénierie des réacteurs nucléaires : Ingénierie des systèmes de réacteurs, Springer ; 4e édition, 1994, ISBN : 978-0412985317
  5. WSC Williams. Physique nucléaire et des particules. Presse Clarendon ; 1 édition, 1991, ISBN : 978-0198520467
  6. GRKeep. Physique de la cinétique nucléaire. Pub Addison-Wesley. Co; 1ère édition, 1965
  7. Robert Reed Burn, Introduction au fonctionnement des réacteurs nucléaires, 1988.
  8. Département américain de l’énergie, de la physique nucléaire et de la théorie des réacteurs. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.
  9. Paul Reuss, Physique des neutrons. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN : 978-2759800414.

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Voir également:

Sources

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