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Qu’est-ce qu’une source interne de rayonnement – Définition

Source interne de rayonnement. Le potassium 40 et le carbone 40 sont les principaux composants de l’exposition interne aux rayonnements des composants biologiquement fonctionnels du corps humain. Propriétés des matériaux

En plus des sources cosmiques et terrestres , toutes les personnes ont également des isotopes radioactifs dans leur corps dès la naissance. Ces isotopes sont notamment le potassium-40, le carbone-14 et aussi les isotopes de l’uranium et du thorium. La variation de la dose de rayonnement d’une personne à l’autre n’est pas aussi grande que la variation de la dose provenant des sources cosmiques et terrestres. La dose annuelle moyenne de rayonnement reçue par une personne à partir de matières radioactives internes autres que le radon est d’environ 0,3 mSv/an, dont:

  • 0,2 mSv/an provient du potassium-40,
  • 0,12 mSv/an provient de la série de l’uranium et du thorium,
  • 12 μSv/an proviennent du carbone 40.

L’isotope le plus important en termes de dose est le potassium-40. La composante dominante de l’exposition par inhalation est constituée par les produits de désintégration à courte durée de vie du radon. Mais cette question est si importante qu’elle a été traitée séparément dans la section précédente (Radon – Effets sur la santé).

En excluant la contamination interne par des matières radioactives externes (radon, uranium, etc.), le potassium 40 et le carbone 40 sont les principaux composants de l’exposition interne aux rayonnements des composants biologiquement fonctionnels du corps humain.

Potassium-40

Le potassium est un élément chimique naturel de numéro atomique 19, ce qui signifie qu’il y a 19 protons et 19 électrons dans la structure atomique. Le symbole chimique du potassium est K (du néo-latin kalium).

Le potassium naturel est principalement constitué d’isotope K-39 (93,26 %), donc la masse atomique de l’élément potassium est proche de la masse atomique de l’isotope K-39 (39,098 u). Le potassium naturel se compose également de deux autres isotopes: K-41 (6,73 %) et K-40 (0,012 %). Le potassium 40 est un isotope naturel instable (radioactif) du potassium. Il a une très longue demi-vie de 1,251 × 109 ans. Par conséquent, cet isotope appartient aux nucléides primordiaux, car sa demi-vie est comparable à l’âge de la Terre.

Des traces de K-40 se trouvent dans tout le potassium, et c’est le radio-isotope le plus courant dans le corps humain. Le K-40 est un isotope radioactif du potassium qui a une très longue demi-vie de 1,251×109 ans et subit les deux types de désintégration bêta. De ce point de vue, un corps humain peut également être considéré comme une source d’antimatière.

  • Environ 89,28% du temps (10,72% par capture d’électrons), il se désintègre en calcium-40 avec émission d’une particule bêta (β−, un électron) d’une énergie maximale de 1,33 MeV et d’un antineutrino, qui est une antiparticule à le neutrino.
  • Très rarement (0,001% du temps), il se désintègrera en Ar-40 en émettant un positon (β+) et un neutrino.

Potassium-40 à l’intérieur du corps – Dose de rayonnement

La concentration de potassium dans le corps humain est strictement basée sur le principe homéostatique. Le potassium est plus ou moins distribué dans l’organisme (surtout dans les tissus mous) suite à l’apport alimentaire. Un homme de 70 kg contient environ 126 g de potassium (0,18 %), dont la majeure partie se trouve dans les muscles. La consommation quotidienne de potassium est d’environ 2,5 grammes. Ainsi, la concentration de potassium 40 est quasiment stable chez tous les individus à un niveau d’environ 55 Bq/kg (3850 Bq au total), ce qui correspond à la dose efficace annuelle de 0,2 mSv.

Dose équivalente à la banane – LIT

La dose équivalente à la banane, BED, est une quantité de dose informelle d’exposition aux rayonnements ionisants. La dose équivalente à la banane est conçue comme un exemple pédagogique général pour comparer une dose de radioactivité à la dose à laquelle on est exposé en mangeant une banane de taille moyenne. Un BED est souvent corrélé à 10-7 Sievert (0,1 µSv).

Les bananes contiennent des concentrations de potassium significativement élevées, ce qui est vital pour le fonctionnement de toutes les cellules vivantes. Le transfert des ions potassium à travers les membranes des cellules nerveuses est nécessaire à la transmission nerveuse normale. Mais le potassium naturel contient également un isotope radioactif potassium-40 (0,012%). Le potassium 40 est un isotope radioactif du potassium qui a une très longue demi-vie de 1,251 × 109 ans et subit les deux types de désintégration bêta.

Un BED est souvent corrélé à 10-7 Sievert (0,1 µSv). L’exposition aux rayonnements due à la consommation d’une banane représente environ 1% de l’exposition quotidienne moyenne aux rayonnements, soit 100 doses équivalentes de banane (BED). Un scanner thoracique délivre 58 000 lits (5,8 mSv). Une dose létale, la dose qui tue un être humain avec un risque de 50 % dans les 30 jours (LD50/30) de rayonnement, est d’environ 50 000 000 BED (5 000 mSv). Cependant, en pratique, cette dose n’est pas cumulative, car le composant radioactif principal est excrété pour maintenir l’équilibre métabolique. De plus, il y a aussi un problème avec la dose collective.

Le BED est uniquement destiné à informer le public de l’existence de très faibles niveaux de radioactivité naturelle dans un aliment naturel et n’est pas une mesure de dose formellement adoptée.

Dose interne de l’uranium et du thorium

Comme cela a été écrit, toutes les personnes ont également des isotopes radioactifs à l’intérieur de leur corps dès la naissance. Ces isotopes sont notamment le potassium 40, le carbone 14 et les isotopes de la série de l’uranium et du thorium. La variation de la dose de rayonnement d’une personne à l’autre n’est pas aussi grande que la variation de la dose provenant des sources cosmiques et terrestres. La dose annuelle moyenne de rayonnement reçue par une personne à partir de matières radioactives internes autres que le radon est d’environ 0,3 mSv/an, dont:

  • 0,2 mSv/an provient du potassium-40,
  • 0,12 mSv/an provient de la série de l’uranium et du thorium,
  • 12 μSv/an proviennent du carbone 14.

L’UNSCEAR a, sur la base d’un grand nombre d’enquêtes, présenté des valeurs sur l’absorption annuelle par l’homme des différents isotopes. Nous pouvons citer les suivants:

  • Ra-226 (22 Bq/an),
  • Pb-210 (30 Bq/an),
  • Po-210 (58 Bq/an) et
  • Ra-228 (15 Bq/an).

Notez que la composante dominante de l’exposition de fond naturelle, qui provient des produits de désintégration à courte durée de vie du radon, n’est pas impliquée ici. Cette question est si importante qu’elle a été traitée séparément dans la section précédente (Rayonnement terrestre).

En conséquence, le rapport UNSCEAR 2000 estime une dose efficace annuelle de 0,12 mSv, qui provient de l’exposition interne aux isotopes des séries de l’uranium et du thorium. Le principal contributeur à cette dose est le Po-210. Notez que le polonium-210, le produit de désintégration du plomb-210, émet une particule alpha de 5,3 MeV, qui fournit l’essentiel de la dose équivalente. 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.

Les doses internes du carbone 14 et du tritium sont décrites dans l’article suivant: Cosmogenic Radionuclides

Radiation interne – Est-ce dangereux?

Nous devons souligner que manger des bananes, travailler comme équipage de vol ou vivre dans des endroits avec, augmente votre débit de dose annuel. Mais cela ne signifie pas qu’il doit être dangereux. Dans chaque cas, l’intensité du rayonnement compte également. Il est très similaire à la chaleur d’un incendie (rayonnement moins énergétique). Si vous êtes trop près, l’intensité du rayonnement thermique est élevée et vous pouvez vous brûler. Si vous êtes à la bonne distance, vous pouvez y tenir sans problème et en plus c’est confortable. Si vous êtes trop loin d’une source de chaleur, l’insuffisance de chaleur peut également vous blesser. Cette analogie, dans un certain sens, peut également être appliquée au rayonnement provenant de sources de rayonnement.

Modèle LNT et modèle d'hormèse
Hypothèses alternatives pour l’extrapolation du risque de cancer par rapport à la dose de rayonnement à des niveaux de faible dose, compte tenu d’un risque connu à une dose élevée: modèle LNT et modèle d’hormèse.

En cas de rayonnement interne, on parle généralement de ce qu’on appelle les « faibles doses ». Une faible dose signifie ici de petites doses supplémentaires comparables au rayonnement de fond normal (10 µSv = dose quotidienne moyenne reçue du fond naturel). Les doses sont très très faibles et donc la probabilité d’induction d’un cancer pourrait être presque négligeable. Deuxièmement, et c’est crucial, la vérité sur les effets des rayonnements à faible dose sur la santé reste à découvrir. On ne sait pas exactement si ces faibles doses de rayonnement sont nuisibles ou bénéfiques (et où est le seuil). Le gouvernement et les organismes de réglementation supposent un modèle LNT au lieu d’un seuil ou d’une hormèse non pas parce qu’il s’agit de l’estimation la plus scientifiquement convaincante, mais parce qu’il s’agit de l’ estimation la plus prudente. Le problème de ce modèle est qu’il néglige un certain nombre de processus biologiques de défense qui peuvent être cruciaux à faibles doses. Les recherches menées au cours des deux dernières décennies sont très intéressantes et montrent que de petites doses de rayonnement administrées à faible débit  stimulent les mécanismes de défense. Par conséquent, le modèle LNT n’est pas universellement accepté, certains proposant une relation dose-réponse adaptative où les faibles doses sont protectrices et les doses élevées sont préjudiciables. De nombreuses études ont contredit le modèle LNT et nombre d’entre elles ont montré une réponse adaptative à un rayonnement à faible dose entraînant une réduction des mutations et des cancers. Ce phénomène est connu sous le nom de hormèse radiative.

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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