Radioisotope

Radionucléide, radioélément

Un radionucléide, ou radioisotope, est un nucléide, ou un isotope, qui est radioactif^,,,. Le terme radioélément est parfois utilisé comme synonyme, bien que les deux précédents termes lui soient préféré^,. En raison de l'instabilité de leur noyau, les radionucléides se transforment spontanément, et émettent à cette occasion des particules α, des particules β ou des rayons γ. Les radioisotopes peuvent exister naturellement ou être produits artificiellement par une réaction nucléaire.

Lors d'une catastrophe nucléaire (telle que la catastrophe de Tchernobyl) ou lors d'une explosion atomique (telle qu'un essai nucléaire), une grande quantité de radionucléides sont propulsés dans l'atmosphère, se propagent autour du globe terrestre et retombent plus ou moins rapidement sur le sol.

Ce graphique à barres compare les relevés de radioisotopes constatés sur le terrain en juin 2011 à 500 mètres de la centrale de Fukushima Unité I (à gauche) avec les données équivalentes fournies dans un rapport de l'OCDE pour la catastrophe de Tchernobyl (à droite).

Utilisation des radioisotopes

Depuis la seconde moitié du XX^e siècle, un nombre croissant de radionucléides est produit dans le monde pour la médecine et divers usages techniques (traçage isotopique, etc.).

En médecine nucléaire

Les radioisotopes sont largement utilisés à des fins de diagnostic ou de recherche. Les radioisotopes présents naturellement ou introduits dans le corps, émettent des rayons gamma et, après détection et traitement des résultats, fournissent des informations sur l'anatomie de la personne et sur le fonctionnement de certains organes spécifiques. Lorsqu'ils sont utilisés ainsi les radioisotopes sont appelés traceurs.

La radiothérapie utilise aussi des radioisotopes dans le traitement de certaines maladies comme le cancer. Des sources puissantes de rayons gamma sont aussi utilisées pour stériliser le matériel médical.

Dans les pays occidentaux, environ une personne sur deux est susceptible de bénéficier de la médecine nucléaire au cours de sa vie, et la stérilisation par irradiation gamma est quasiment universellement utilisée.

Dans l'industrie

Les radioisotopes peuvent être utilisés pour examiner les soudures, détecter les fuites, étudier la fatigue des métaux et analyser des matériaux ou des minéraux. Ils sont aussi utilisés pour suivre et analyser les polluants, étudier les mouvements des eaux de surface, mesurer l'écoulement de la pluie et de la neige, ainsi que le débit des cours d'eau^{[réf. nécessaire]}.

De nombreux détecteurs de fumées utilisent un radioisotope dérivé du plutonium ou de l'américium produit artificiellement, ainsi que certains paratonnerres. Ceux-là ont été interdits en France par un décret d'avril 2002, promulgué par le gouvernement Jospin et « relatif à la protection générale des personnes contre les dangers des rayonnements ionisants », conduisant au retrait du marché de plus de 7 millions de détecteurs de fumées d'ici 2015.

Un arrêté du 5 mai 2009, promulgué par le gouvernement Fillon et pris après avis défavorable de l'Autorité de sûreté nucléaire, permettrait toutefois l'usage de produits contenant des radionucléides dans les biens de consommation.

Dans l'environnement

On trouve aujourd'hui dans l'environnement et la biosphère des radioisotopes naturels et artificiels (principalement issus des mines d'uranium, de la combustion de certains combustibles fossiles, de déchets industriels (ex : phosphogypse), de la médecine nucléaire…, mais surtout des retombées des armes nucléaires et essais nucléaires (dans les années 1950 et 1960), de l'industrie nucléaire, et du traitement du combustible nucléaire usé ou des accidents nucléaires). Ils sont parfois utilisés comme « radiotraceurs » pour l'étude de la cinétique de la radioactivité artificielle dans l'environnement ou le secteur agroalimentaire. Ils peuvent localement poser des problèmes, parfois sérieux et durables de contamination de l'air, de l'eau, du sol ou des écosystèmes.

La cinétique environnementale des radionucléides est complexe et dépend de nombreux facteurs. Elle varie pour chaque famille de radio-éléments, dans l'environnement et dans les organismes (de nombreux radioéléments ont des affinités propres en termes de ligands, protéines-cibles ou organes-cibles et par suite un comportement différent dans le métabolisme ; par exemple l'iode radioactif est essentiellement concentré par la thyroïde). Dans ce cadre, l'étude des apporte aussi des renseignements utiles.
Pour étudier ces questions on se base sur le traçage environnemental des radionucléides, ainsi que sur des dosages faits in situ pour la cartographie des contaminations, l'évaluation des risques directs ou le calage de modèles). On essaye aussi de comprendre le comportement de chaque type de radionucléide, via des modélisations, encore incertaines, notamment basées sur des , méthode semi-quantitative facilitant l'identification et la hiérarchisation des multiples interactions (dont relations de type cause à effet) entre composantes biotiques et abiotiques de l'écosystème. C'est ainsi qu'on a par exemple étudié la migration de radiocésium dans les écosystème prairiaux touché par les retombées de Tchernobyl en césium 137. Ces matrices d'interaction ont dans le même temps permis d'explorer les changements dynamiques dans les voies de migration du césium et de comparer les conséquences des différentes voies d'exposition de rayonnement pour les organismes vivants. ce travail doit être effectué pour tous les compartiments des écosystèmes. La migration du césium est par exemple très différente en plaine (lessivage intense) et en forêt où les champignons peuvent fortement le bioaccumuler, le remonter en surface (bioturbation) où il est alors biodisponible pour les sangliers, écureuils ou autres animaux (ou humains) mycophages.

La bioaccumulation et bioconcentration de certains radionucléides est possible en mer où les invertébrés fouisseurs et les animaux filtreurs (moules pour l'iode par exemple) jouent un rôle important dans la concentration de certains radioéléments. Sur terre où le nombre et la quantité de radionucléide artificiel a beaucoup augmenté à partir des années 1950 environ, puis après la catastrophe nucléaire de Tchernobyl, ce sont les champignons (parfois symbiotes obligatoires de certaines plantes, arbres notamment via la mycorhization) qui peuvent également fortement les bioconcentrer ou les remobiliser. On s'en est aperçu dans les années 1960 en comptant et étudiant des taux croissants de radioactivité de certains horizons organiques de sols forestiers qui se sont avérés liés essentiellement à la biomasse fongique. La compréhension du rôle des champignons s'améliore grâce à des modèles plus précis, notamment pour le radiocésium dans les écosystèmes forestiers. L'activité fongique joue un rôle pivot dans la des éléments radioactifs du sol avec le vivant, via la chaine alimentaire (Réseau trophique). Ils sont l'un des « régulateurs » les plus importants connus du mouvement biotique des radionucléides dans les sols (de la mobilisation à la bioconcentration en passant par la bioturbation).

Période radioactive des radioisotopes

Période radioactive des radioisotopes (par masse atomique croissante) Nom Symbole Demi-vie / unité Tritium 3 1T 12,31 an Béryllium 7 7 4Be 53,22 jour Carbone 11 11 6C 20,37 minute Carbone 14 14 6C 5 700 an Azote 13 13 7N 9,967 minute Azote 16 16 7N 7,13 seconde Oxygène 15 15 8O 2,041 minute Fluor 18 18 9F 1,829 heure Sodium 22 22 11Na 2,603 an Phosphore 32 32 15P 14,284 jour Soufre 35 35 16S 87,32 jour Potassium 40 40 19K 1,265 milliard d'années 83,788 jour Chrome 51 51 24Cr 27,7 jour Manganèse 54 54 25Mn 312,13 jour Fer 52 52 26Fe 8,26 heure Fer 59 59 26Fe 44,5 jour 70,83 jour Cobalt 60 60 27Co 5,271 an Nickel 63 63 28Ni 98,7 an Gallium 67 67 31Ga 3,26 jour Krypton 85 85 36Kr 10,75 an Rubidium 87 87 37Rb 48,8 milliard d'années Strontium 90 90 38Sr 28,8 an Yttrium 90 90 39Y 2,668 jour Zirconium 95 95 40Zr 64,032 jour 35 jour Molybdène 99 99 42Mo 2,75 jour Technétium 99 99 43Tc 211 000 an Technétium 99m 99m 43Tc 6 heure Ruthénium 103 103 44Ru 39,255 jour Ruthénium 106 106 44Ru 372,6 jour 2,805 jour 103 mois Tellure 132 132 52Te 3,2 jour Iode 123 123 53I 13,2 heure Iode 129 129 53I 16,1 million d'années Iode 131 131 53I 8,023 jour 2,3 heure Xénon 133 133 54Xe 5,244 jour Xénon 135 135 54Xe 9,14 heure Césium 134 134 55Cs 2,065 an Césium 135 135 55Cs 2,3 million d'années Césium 137 137 55Cs 30,05 an Baryum 140 140 56Ba 12,8 jour 40,2 heure Tantale 182 182 73Ta 114,4 jour Rhénium 186 186 75Re 3,7 jour Erbium 169 169 68Er 9,4 jour 73,8 jour Or 198 198 79Au 2,69 jour Thallium 201 201 81Tl 3,04 jour Thallium 208 208 81Tl 3,07 minute Plomb 210 201 82Pb 22,3 an Plomb 212 212 82Pb 10,64 heure Plomb 214 214 82Pb 26,8 minute Bismuth 210 210 83Bi 5,01 jour Bismuth 212 212 83Bi 60,6 minute Bismuth 214 214 83Bi 19,9 minute Polonium 210 210 84Po 138 jour Polonium 212 212 84Po 0,305 microseconde Polonium 214 214 84Po 164 microseconde Polonium 216 216 84Po 0,15 seconde Polonium 218 218 84Po 3,05 minute Radon 220 220 86Rn 55,8 seconde Radon 222 222 86Rn 3,82 jour Radium 224 224 88Ra 3,627 jour Radium 226 226 88Ra 1 600 an Radium 228 228 88Ra 5,75 an Actinium 228 228 29Ac 6,13 heure Thorium 228 228 90Th 1,91 an Thorium 230 230 90Th 75 400 an Thorium 232 232 90Th 14,1 milliard d'années Thorium 234 234 90Th 24,1 jour Protactinium 234m 1,17 minute Uranium 234 234 92U 245 500 an Uranium 235 235 92U 704 million d’années Uranium 238 238 92U 4,47 milliard d’années Neptunium 237 237 93Np 2,14 million d'années Neptunium 239 239 93Np 2,36 jour Plutonium 238 238 94Pu 87,74 an Plutonium 239 239 94Pu 24 100 an Plutonium 240 240 94Pu 6 561 an Plutonium 241 241 94Pu 14,32 an Américium 241 241 95Am 432,6 an Américium 243 243 95Am 7 370 an Curium 244 244 96Cm 18,11 an

Période radioactive des radioisotopes (par demi-vie croissante) Nom Symbole Demi-vie / unité Polonium 212 212 84Po 0,305 microseconde Polonium 214 214 84Po 164 microseconde Polonium 216 216 84Po 0,15 seconde Azote 16 16 7N 7,13 seconde Radon 220 220 86Rn 55,8 seconde Protactinium 234m 1,17 minute Oxygène 15 15 8O 2,041 minute Polonium 218 218 84Po 3,05 minute Thallium 208 208 81Tl 3,07 minute Azote 13 13 7N 9,967 minute Bismuth 214 214 83Bi 19,9 minute Carbone 11 11 6C 20,37 minute Plomb 214 214 82Pb 26,8 minute Bismuth 212 212 83Bi 1,01 heure Fluor 18 18 9F 1,829 heure 2,3 heure Technétium 99m 99m 43Tc 6 heure Actinium 228 228 89Ac 6,13 heure Fer 52 52 26Fe 8,26 heure Xénon 135 135 54Xe 9,14 heure Plomb 212 212 82Pb 10,64 heure Iode 123 123 53I 13,2 heure 40,2 heure Neptunium 239 239 93Np 2,36 jour Yttrium 90 90 39Y 2,668 jour Or 198 198 79Au 2,69 jour Molybdène 99 99 42Mo 2,75 jour 2,805 jour Thallium 201 201 81Tl 3,04 jour Tellure 132 132 52Te 3,2 jour Gallium 67 67 31Ga 3,26 jour Radium 224 224 88Ra 3,627 jour Rhénium 186 186 75Re 3,7 jour Radon 222 222 86Rn 3,82 jour Bismuth 210 210 83Bi 5,01 jour Xénon 133 133 54Xe 5,244 jour Iode 131 131 53I 8,023 jour Erbium 169 169 68Er 9,4 jour Baryum 140 140 56Ba 12,8 jour Phosphore 32 32 15P 14,284 jour Thorium 234 234 90Th 24,1 jour Chrome 51 51 24Cr 27,7 jour 35 jour Ruthénium 103 103 44Ru 39,255 jour Fer 59 59 26Fe 44,5 jour Béryllium 7 7 4Be 53,22 jour Zirconium 95 95 40Zr 64,032 jour 70,83 jour 73,8 jour 83,788 jour Soufre 35 35 16S 87,32 jour Tantale 182 182 73Ta 114,4 jour Polonium 210 210 84Po 138 jour Manganèse 54 54 25Mn 312,13 jour Ruthénium 106 106 44Ru 372,6 jour Thorium 228 228 90Th 1,91 an Césium 134 134 55Cs 2,065 an Sodium 22 22 11Na 2,603 an Cobalt 60 60 27Co 5,271 an Radium 228 228 88Ra 5,75 an 103 mois Krypton 85 85 36Kr 10,75 an Tritium 3 1T 12,31 an Plutonium 241 241 94Pu 14,32 an Curium 244 244 96Cm 18,11 an Plomb 210 210 82Pb 22,3 an Strontium 90 90 38Sr 28,8 an Césium 137 137 55Cs 30,05 an Plutonium 238 238 94Pu 87,74 an Nickel 63 63 28Ni 98,7 an Américium 241 241 95Am 432,6 an Radium 226 226 88Ra 1 600 an Carbone 14 14 6C 5 700 an Plutonium 240 240 94Pu 6 561 an Américium 243 243 95Am 7 370 an Plutonium 239 239 94Pu 24 100 an Thorium 230 230 90Th 75 400 an Technétium 99 99 43Tc 211 000 an Uranium 234 234 92U 245 500 an Neptunium 237 237 93Np 2,14 million d'années Césium 135 135 55Cs 2,3 million d'années Iode 129 129 53I 16,1 million d'années Uranium 235 235 92U 704 million d’années Potassium 40 40 19K 1,265 milliard d'années Uranium 238 238 92U 4,47 milliard d’années Thorium 232 232 90Th 14,1 milliard d'années Rubidium 87 87 37Rb 48,8 milliard d'années

Notes et références

Notes

1. Les termes radioisotope et radionucléide sont généralement considérés synonymes (cf. Britannica), bien que l'IUPAC donne deux définitions distinctes, reflétant la différence de sens entre un nucléide et un isotope.

Références

1. IUPAC, « radioisotope » (consulté le 15 juin 2024)
2. IUPAC, « radionuclide » (consulté le 15 juin 2024)
3. (en) radioactive isotope sur Encyclopædia Britannica, consulté le 15 juin 2024.
4. « radioélément », Centre national de ressources textuelles et lexicales
5. « radio-isotope », Grande Encyclopédie Larousse (consulté le 25 juin 2024)
6. T.J. Ruth, B.D. Pate, R. Robertson, J.K. Porter, Radionuclide production for the biosciences Review Article International Journal of Radiation Applications and Instrumentation. Part B. Nuclear Medicine and Biology, Volume 16, Issue 4, 1989, Pages 323-336 (lien (article payant))
7. Demande d'enlèvement des paratonnerres radioactifs. ANDRA
8. Décret n^o 2002-460 du 4 avril 2002 relatif à la protection générale des personnes contre les dangers des rayonnements ionisants, publié au JORF du 6 avril 2002.
9. Philippe Defawe, « 7 millions de détecteurs ioniques de fumée doivent être retirés d'ici 2015 », Le Moniteur,‎ 24 novembre 2008(lire en ligne).
10. Arrêté du 5 mai 2009 fixant la composition du dossier et les modalités d'information des consommateurs prévues à l'article R. 1333-5 du code de la santé publique, publié au JORF du 14 mai 2009.
11. « Radionucléides dans les biens de consommation et de construction », sur Autorité de sûreté nucléaire, 15 mai 2009.
12. Sophie Verney-Caillat, « Bientôt de la radioactivité dans nos objets de consommation ? », Rue89,‎ 8 janvier 2010(lire en ligne).
13. Jim Smith, Nick Beresford, G. George Shaw and Leif Moberg, Radioactivity in terrestrial ecosystems ; Springer Praxis Books, 2005, Chernobyl — Catastrophe and Consequences, p. 81-137 (Introduction)
14. H. R. Velasco, J. J. Ayub, M. Belli and U. Sansone (2006), Interaction matrices as a first step toward a general model of radionuclide cycling: Application to the 137Cs behavior in a grassland ecosystem ; Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry vol. 268, n^o 3, p. 503-509, DOI: 10.1007/s10967-006-0198-2 résumé
15. Osburn 1967
16. Avila et Moberg, 1999
17. John Dighton, Tatyana Tugay and Nelli Zhdanova, Interactions of Fungi and Radionuclides in Soil ; Soil Biology, 1, Volume 13, Microbiology of Extreme Soils, Soil Biology, 2008, vol. 13, n^o 3, p. 333-355, DOI: 10.1007/978-3-540-74231-9_16, (Résumé)

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

• radioisotope, sur le Wiktionnaire
• radioélément, sur le Wiktionnaire
• radionucléide, sur le Wiktionnaire

Bibliographie

• Monika Krysta (2006) Modélisation numérique et assimilation de données de la dispersion de radionucléides en champ proche et à échelle continentale, Thèse de doctorat de l’Université Paris XII - Val de Marne ; 2006-09-14 PDF, 196 pages

Articles connexes

• Tableau périodique des éléments
• Chaîne de désintégration
• Demi-vie

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