Radioisotope

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
(Redirigé depuis Radionucléide)

Radionucléide, radioélément

  • Un radionucléide (contraction de radioactivité et de nucléide) est un nucléide radioactif, c'est-à-dire qui est instable et peut donc se décomposer en émettant un rayonnement.
  • Un radioisotope (contraction de radioactivité et d'isotope) est un isotope radioactif (parce que son noyau est un radionucléide).
  • Un radioélément (contraction de radioactivité et d'élément) est un élément chimique dont tous les isotopes connus sont des radioisotopes.

Cette instabilité peut être due à un excès de protons ou de neutrons, voire des deux. Les radioisotopes existent naturellement mais peuvent aussi 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[modifier | modifier le code]

Depuis la seconde moitié du XXe siècle, un nombre croissant de radionucléides est produit dans le monde pour la médecine et divers usages techniques (traçage isotopique, etc.)[1]

En médecine nucléaire[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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[2]. 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[3].

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[4].

Dans l'environnement[modifier | modifier le code]

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 retraitement des déchets radioactifs 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[5]. 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 analogues chimiques 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[6]). On essaye aussi de comprendre le comportement de chaque type de radionucléide, via des modélisations, encore incertaines, notamment basées sur des Matrices d'interaction, 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[6]. C'est ainsi qu'on a par exemple étudié la migration de radiocésium dans les écosystème prairiaux touché par les retombées de Tchernobyl en 137Cs[6]. 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[6]. 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 de Tchernobyl[5], 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 [7]. La compréhension du rôle des champignons s'améliore grâce à des modèles plus précis, notamment pour le radiocésium dans les écosystèmes forestiers [8]. L'activité fongique joue un rôle pivot dans la matrice d'interaction 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) [9]

Période radioactive des radioisotopes[modifier | modifier le code]

Période radioactive des radioisotopes
(par masse atomique croissante)
Nom Symbole Demi-vie / unité
Tritium 3
1
T
12,31 an
Béryllium 7 7
4
Be
53,22 jour
Carbone 11 11
6
C
20,37 minute
Carbone 14 14
6
C
5 700 an
Azote 13 13
7
N
9,967 minute
Azote 16 16
7
N
7,13 seconde
Oxygène 15 15
8
O
2,041 minute
Fluor 18 18
9
F
1,829 heure
Sodium 22 22
11
Na
2,603 an
Phosphore 32 32
15
P
14,284 jour
Soufre 35 35
16
S
87,32 jour
Potassium 40 40
19
K
1,265 milliard d'années
Scandium 46 46
21
Sc
83,788 jour
Chrome 51 51
24
Cr
27,7 jour
Manganèse 54 54
25
Mn
312,13 jour
Fer 52 52
26
Fe
8,26 heure
Fer 59 59
26
Fe
44,5 jour
Cobalt 58 58
27
Co
70,83 jour
Cobalt 60 60
27
Co
5,271 an
Nickel 63 63
28
Ni
98,7 an
Gallium 67 67
31
Ga
3,26 jour
Krypton 85 85
36
Kr
10,75 an
Rubidium 87 87
37
Rb
48,8 milliard d'années
Strontium 90 90
38
Sr
28,8 an
Yttrium 90 90
39
Y
2,668 jour
Zirconium 95 95
40
Zr
64,032 jour
Niobium 95 95
41
Ni
35 jour
Molybdène 99 99
42
Mo
2,75 jour
Technétium 99 99
43
Tc
211 000 an
Technétium 99m 99m
43
Tc
6 heure
Ruthénium 103 103
44
Ru
39,255 jour
Ruthénium 106 106
44
Ru
372,6 jour
Indium 111 111
49
In
2,805 jour
Indium 113 113
49
In
103 mois
Tellure 132 132
52
Te
3,2 jour
Iode 123 123
53
I
13,2 heure
Iode 129 129
53
I
16,1 million d'années
Iode 131 131
53
I
8,023 jour
Iode 132 132
53
I
2,3 heure
Xénon 133 133
54
Xe
5,244 jour
Xénon 135 135
54
Xe
9,14 heure
Césium 134 134
55
Cs
2,065 an
Césium 135 135
55
Cs
2,3 million d'années
Césium 137 137
55
Cs
30,05 an
Baryum 140 140
56
Ba
12,8 jour
Lanthane 140 140
57
La
40,2 heure
Tantale 182 182
73
Ta
114,4 jour
Rhénium 186 186
75
Re
3,7 jour
Erbium 169 169
68
Er
9,4 jour
Iridium 192 77
192
Ir
73,8 jour
Or 198 198
79
Au
2,69 jour
Thallium 201 201
81
Tl
3,04 jour
Thallium 208 208
81
Tl
3,07 minute
Plomb 210 201
82
Pb
22,3 an
Plomb 212 212
82
Pb
10,64 heure
Plomb 214 214
82
Pb
26,8 minute
Bismuth 210 210
83
Bi
5,01 jour
Bismuth 212 212
83
Bi
60,6 minute
Bismuth 214 214
83
Bi
19,9 minute
Polonium 210 210
84
Po
138 jour
Polonium 212 212
84
Po
0,305 microseconde
Polonium 214 214
84
Po
164 microseconde
Polonium 216 216
84
Po
0,15 seconde
Polonium 218 218
84
Po
3,05 minute
Radon 220 220
86
Rn
55,8 seconde
Radon 222 222
86
Rn
3,82 jour
Radium 224 224
88
Ra
3,627 jour
Radium 226 226
88
Ra
1 600 an
Radium 228 228
88
Ra
5,75 an
Actinium 228 228
29
Ac
6,13 heure
Thorium 228 228
90
Th
1,91 an
Thorium 230 230
90
Th
75 400 an
Thorium 232 232
90
Th
14,1 milliard d'années
Thorium 234 234
90
Th
24,1 jour
Protactinium 234m 234m
90
Pa
1,17 minute
Uranium 234 234
92
U
245 500 an
Uranium 235 235
92
U
704 million d’années
Uranium 238 238
92
U
4,47 milliard d’années
Neptunium 237 237
93
Np
2,14 million d'années
Neptunium 239 239
93
Np
2,36 jour
Plutonium 238 238
94
Pu
87,74 an
Plutonium 239 239
94
Pu
24 100 an
Plutonium 240 240
94
Pu
6 561 an
Plutonium 241 241
94
Pu
14,32 an
Américium 241 241
95
Am
432,6 an
Américium 243 243
95
Am
7 370 an
Curium 244 244
96
Cm
18,11 an
Période radioactive des radioisotopes
(par demi-vie croissante)
Nom Symbole Demi-vie / unité
Polonium 212 212
84
Po
0,305 microseconde
Polonium 214 214
84
Po
164 microseconde
Polonium 216 216
84
Po
0,15 seconde
Azote 16 16
7
N
7,13 seconde
Radon 220 220
86
Rn
55,8 seconde
Protactinium 234m 234m
90
Pa
1,17 minute
Oxygène 15 15
8
O
2,041 minute
Polonium 218 218
84
Po
3,05 minute
Thallium 208 208
81
Tl
3,07 minute
Azote 13 13
7
N
9,967 minute
Bismuth 214 214
83
Bi
19,9 minute
Carbone 11 11
6
C
20,37 minute
Plomb 214 214
82
Pb
26,8 minute
Bismuth 212 212
83
Bi
1,01 heure
Fluor 18 18
9
F
1,829 heure
Iode 132 132
53
I
2,3 heure
Technétium 99m 99m
43
Tc
6 heure
Actinium 228 228
89
Ac
6,13 heure
Fer 52 52
26
Fe
8,26 heure
Xénon 135 135
54
Xe
9,14 heure
Plomb 212 212
82
Pb
10,64 heure
Iode 123 123
53
I
13,2 heure
Lanthane 140 140
57
La
40,2 heure
Neptunium 239 239
93
Np
2,36 jour
Yttrium 90 90
39
Y
2,668 jour
Or 198 198
79
Au
2,69 jour
Molybdène 99 99
42
Mo
2,75 jour
Indium 111 111
49
In
2,805 jour
Thallium 201 201
81
Tl
3,04 jour
Tellure 132 132
52
Te
3,2 jour
Gallium 67 67
31
Ga
3,26 jour
Radium 224 224
88
Ra
3,627 jour
Rhénium 186 186
75
Re
3,7 jour
Radon 222 222
86
Rn
3,82 jour
Bismuth 210 210
83
Bi
5,01 jour
Xénon 133 133
54
Xe
5,244 jour
Iode 131 131
53
I
8,023 jour
Erbium 169 169
68
Er
9,4 jour
Baryum 140 140
56
Ba
12,8 jour
Phosphore 32 32
15
P
14,284 jour
Thorium 234 234
90
Th
24,1 jour
Chrome 51 51
24
Cr
27,7 jour
Niobium 95 95
41
Nb
35 jour
Ruthénium 103 103
44
Ru
39,255 jour
Fer 59 59
26
Fe
44,5 jour
Béryllium 7 7
4
Be
53,22 jour
Zirconium 95 95
40
Zr
64,032 jour
Cobalt 58 58
27
Co
70,83 jour
Iridium 192 192
77
Ir
73,8 jour
Scandium 46 46
21
Sc
83,788 jour
Soufre 35 35
16
S
87,32 jour
Tantale 182 182
73
Ta
114,4 jour
Polonium 210 210
84
Po
138 jour
Manganèse 54 54
25
Mn
312,13 jour
Ruthénium 106 106
44
Ru
372,6 jour
Thorium 228 228
90
Th
1,91 an
Césium 134 134
55
Cs
2,065 an
Sodium 22 22
11
Na
2,603 an
Cobalt 60 60
27
Co
5,271 an
Radium 228 228
88
Ra
5,75 an
Indium 113 113
49
In
103 mois
Krypton 85 85
36
Kr
10,75 an
Tritium 3
1
T
12,31 an
Plutonium 241 241
94
Pu
14,32 an
Curium 244 244
96
Cm
18,11 an
Plomb 210 210
82
Pb
22,3 an
Strontium 90 90
38
Sr
28,8 an
Césium 137 137
55
Cs
30,05 an
Plutonium 238 238
94
Pu
87,74 an
Nickel 63 63
28
Ni
98,7 an
Américium 241 241
95
Am
432,6 an
Radium 226 226
88
Ra
1 600 an
Carbone 14 14
6
C
5 700 an
Plutonium 240 240
94
Pu
6 561 an
Américium 243 243
95
Am
7 370 an
Plutonium 239 239
94
Pu
24 100 an
Thorium 230 230
90
Th
75 400 an
Technétium 99 99
43
Tc
211 000 an
Uranium 234 234
92
U
245 500 an
Neptunium 237 237
93
Np
2,14 million d'années
Césium 135 135
55
Cs
2,3 million d'années
Iode 129 129
53
I
16,1 million d'années
Uranium 235 235
92
U
704 million d’années
Potassium 40 40
19
K
1,265 milliard d'années
Uranium 238 238
92
U
4,47 milliard d’années
Thorium 232 232
90
Th
14,1 milliard d'années
Rubidium 87 87
37
Rb
48,8 milliard d'années

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. 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))
  2. Demande d'enlèvement des paratonnerres radioactifs. ANDRA
  3. Philippe Defawe, 7 millions de détecteurs ioniques de fumée doivent être retirés d'ici 2015, Le Moniteur, 24 novembre 2008
  4. Bientôt de la radioactivité dans nos objets de consommation ?, Rue89, 8 janvier 2010
  5. a et b 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)
  6. a b c et d 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, no 3, p. 503-509, DOI: 10.1007/s10967-006-0198-2 résumé
  7. Osburn 1967
  8. Avila et Moberg, 1999
  9. 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, no 3, p. 333-355, DOI: 10.1007/978-3-540-74231-9_16, (Résumé)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]


  1 2                               3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1  H     He
2  Li Be   B C N O F Ne
3  Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4  K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120 *    
  * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142  


Métaux
  Alcalins  
  Alcalino-  
terreux
  Lanthanides     Métaux de  
transition
Métaux
  pauvres  
  Métal-  
loïdes
Non-
  métaux  
Halo-
  gènes  
Gaz
  nobles  
Éléments
  non classés  
Actinides
    Superactinides