Radioisotope

• 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.

Fichier:Chernboyl vs Fukuashima2.png

Ce graphique à barres compare les relevés de radioisotopes constatés sur le terrain en juin 2011 à Modèle:Unité 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 Modèle:S mini- siècleModèle:Vérification siècle, un nombre croissant de radionucléides est produit dans le monde pour la médecine et divers usages techniques (traçage isotopique, etc.)<ref>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))</ref>.

En médecine nucléaire

Modèle:Article détaillé 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'eauModèle:Refnec.

De nombreux détecteurs de fumées utilisent un radioisotope dérivé du plutonium ou de l'américium produit artificiellement, ainsi que certains paratonnerres<ref>Demande d'enlèvement des paratonnerres radioactifs. ANDRA</ref>. 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 Modèle:Nombre de détecteurs de fumées d'ici 2015<ref> Philippe Defawe, 7 millions de détecteurs ioniques de fumée doivent être retirés d'ici 2015, Le Moniteur, 24 novembre 2008 </ref>.

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<ref> Bientôt de la radioactivité dans nos objets de consommation ?, Rue89, 8 janvier 2010 </ref>.

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 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<ref name=Tchern2005/>. 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<ref name=MatriceInteraction2006>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, Modèle:N°, Modèle:P., DOI: 10.1007/s10967-006-0198-2 résumé</ref>). 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<ref name=MatriceInteraction2006/>. 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<ref name=MatriceInteraction2006/>. 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<ref name=MatriceInteraction2006/>. 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<ref name=Tchern2005>Jim Smith, Nick Beresford, G. George Shaw and Leif Moberg, Radioactivity in terrestrial ecosystems ; Springer Praxis Books, 2005, Chernobyl — Catastrophe and Consequences, Modèle:P. (Introduction)</ref>, 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<ref>Osburn 1967</ref>. La compréhension du rôle des champignons s'améliore grâce à des modèles plus précis, notamment pour le radiocésium dans les écosystèmes forestiers<ref>Avila et Moberg, 1999</ref>. 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)<ref name=FongiNuc> 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, Modèle:N°, Modèle:P., DOI: 10.1007/978-3-540-74231-9_16, (Résumé)</ref>.

Période radioactive des radioisotopes

Période radioactive des radioisotopes (par masse atomique croissante) Nom Symbole Demi-vie / unité Tritium Modèle:Nucléide 12,31 an Béryllium 7 Modèle:Nucléide 53,22 jour Carbone 11 Modèle:Nucléide 20,37 minute Carbone 14 Modèle:Nucléide 5 700 an Azote 13 Modèle:Nucléide 9,967 minute Azote 16 Modèle:Nucléide 7,13 seconde Oxygène 15 Modèle:Nucléide 2,041 minute Fluor 18 Modèle:Nucléide 1,829 heure Sodium 22 Modèle:Nucléide 2,603 an Phosphore 32 Modèle:Nucléide 14,284 jour Soufre 35 Modèle:Nucléide 87,32 jour Potassium 40 Modèle:Nucléide 1,265 milliard d'années Scandium 46 Modèle:Nucléide 83,788 jour Chrome 51 Modèle:Nucléide 27,7 jour Manganèse 54 Modèle:Nucléide 312,13 jour Fer 52 Modèle:Nucléide 8,26 heure Fer 59 Modèle:Nucléide 44,5 jour Cobalt 58 Modèle:Nucléide 70,83 jour Cobalt 60 Modèle:Nucléide 5,271 an Nickel 63 Modèle:Nucléide 98,7 an Gallium 67 Modèle:Nucléide 3,26 jour Krypton 85 Modèle:Nucléide 10,75 an Rubidium 87 Modèle:Nucléide 48,8 milliard d'années Strontium 90 Modèle:Nucléide 28,8 an Yttrium 90 Modèle:Nucléide 2,668 jour Zirconium 95 Modèle:Nucléide 64,032 jour Niobium 95 Modèle:Nucléide 35 jour Molybdène 99 Modèle:Nucléide 2,75 jour Technétium 99 Modèle:Nucléide 211 000 an Technétium 99m Modèle:Nucléide 6 heure Ruthénium 103 Modèle:Nucléide 39,255 jour Ruthénium 106 Modèle:Nucléide 372,6 jour Indium 111 Modèle:Nucléide 2,805 jour Indium 113 Modèle:Nucléide 103 mois Tellure 132 Modèle:Nucléide 3,2 jour Iode 123 Modèle:Nucléide 13,2 heure Iode 129 Modèle:Nucléide 16,1 million d'années Iode 131 Modèle:Nucléide 8,023 jour Iode 132 Modèle:Nucléide 2,3 heure Xénon 133 Modèle:Nucléide 5,244 jour Xénon 135 Modèle:Nucléide 9,14 heure Césium 134 Modèle:Nucléide 2,065 an Césium 135 Modèle:Nucléide 2,3 million d'années Césium 137 Modèle:Nucléide 30,05 an Baryum 140 Modèle:Nucléide 12,8 jour Lanthane 140 Modèle:Nucléide 40,2 heure Tantale 182 Modèle:Nucléide 114,4 jour Rhénium 186 Modèle:Nucléide 3,7 jour Erbium 169 Modèle:Nucléide 9,4 jour Iridium 192 Modèle:Nucléide 73,8 jour Or 198 Modèle:Nucléide 2,69 jour Thallium 201 Modèle:Nucléide 3,04 jour Thallium 208 Modèle:Nucléide 3,07 minute Plomb 210 Modèle:Nucléide 22,3 an Plomb 212 Modèle:Nucléide 10,64 heure Plomb 214 Modèle:Nucléide 26,8 minute Bismuth 210 Modèle:Nucléide 5,01 jour Bismuth 212 Modèle:Nucléide 60,6 minute Bismuth 214 Modèle:Nucléide 19,9 minute Polonium 210 Modèle:Nucléide 138 jour Polonium 212 Modèle:Nucléide 0,305 microseconde Polonium 214 Modèle:Nucléide 164 microseconde Polonium 216 Modèle:Nucléide 0,15 seconde Polonium 218 Modèle:Nucléide 3,05 minute Radon 220 Modèle:Nucléide 55,8 seconde Radon 222 Modèle:Nucléide 3,82 jour Radium 224 Modèle:Nucléide 3,627 jour Radium 226 Modèle:Nucléide 1 600 an Radium 228 Modèle:Nucléide 5,75 an Actinium 228 Modèle:Nucléide 6,13 heure Thorium 228 Modèle:Nucléide 1,91 an Thorium 230 Modèle:Nucléide 75 400 an Thorium 232 Modèle:Nucléide 14,1 milliard d'années Thorium 234 Modèle:Nucléide 24,1 jour Protactinium 234m Modèle:Nucléide 1,17 minute Uranium 234 Modèle:Nucléide 245 500 an Uranium 235 Modèle:Nucléide 704 million d’années Uranium 238 Modèle:Nucléide 4,47 milliard d’années Neptunium 237 Modèle:Nucléide 2,14 million d'années Neptunium 239 Modèle:Nucléide 2,36 jour Plutonium 238 Modèle:Nucléide 87,74 an Plutonium 239 Modèle:Nucléide 24 100 an Plutonium 240 Modèle:Nucléide 6 561 an Plutonium 241 Modèle:Nucléide 14,32 an Américium 241 Modèle:Nucléide 432,6 an Américium 243 Modèle:Nucléide 7 370 an Curium 244 Modèle:Nucléide 18,11 an

Période radioactive des radioisotopes (par demi-vie croissante) Nom Symbole Demi-vie / unité Polonium 212 Modèle:Nucléide 0,305 microseconde Polonium 214 Modèle:Nucléide 164 microseconde Polonium 216 Modèle:Nucléide 0,15 seconde Azote 16 Modèle:Nucléide 7,13 seconde Radon 220 Modèle:Nucléide 55,8 seconde Protactinium 234m Modèle:Nucléide 1,17 minute Oxygène 15 Modèle:Nucléide 2,041 minute Polonium 218 Modèle:Nucléide 3,05 minute Thallium 208 Modèle:Nucléide 3,07 minute Azote 13 Modèle:Nucléide 9,967 minute Bismuth 214 Modèle:Nucléide 19,9 minute Carbone 11 Modèle:Nucléide 20,37 minute Plomb 214 Modèle:Nucléide 26,8 minute Bismuth 212 Modèle:Nucléide 1,01 heure Fluor 18 Modèle:Nucléide 1,829 heure Iode 132 Modèle:Nucléide 2,3 heure Technétium 99m Modèle:Nucléide 6 heure Actinium 228 Modèle:Nucléide 6,13 heure Fer 52 Modèle:Nucléide 8,26 heure Xénon 135 Modèle:Nucléide 9,14 heure Plomb 212 Modèle:Nucléide 10,64 heure Iode 123 Modèle:Nucléide 13,2 heure Lanthane 140 Modèle:Nucléide 40,2 heure Neptunium 239 Modèle:Nucléide 2,36 jour Yttrium 90 Modèle:Nucléide 2,668 jour Or 198 Modèle:Nucléide 2,69 jour Molybdène 99 Modèle:Nucléide 2,75 jour Indium 111 Modèle:Nucléide 2,805 jour Thallium 201 Modèle:Nucléide 3,04 jour Tellure 132 Modèle:Nucléide 3,2 jour Gallium 67 Modèle:Nucléide 3,26 jour Radium 224 Modèle:Nucléide 3,627 jour Rhénium 186 Modèle:Nucléide 3,7 jour Radon 222 Modèle:Nucléide 3,82 jour Bismuth 210 Modèle:Nucléide 5,01 jour Xénon 133 Modèle:Nucléide 5,244 jour Iode 131 Modèle:Nucléide 8,023 jour Erbium 169 Modèle:Nucléide 9,4 jour Baryum 140 Modèle:Nucléide 12,8 jour Phosphore 32 Modèle:Nucléide 14,284 jour Thorium 234 Modèle:Nucléide 24,1 jour Chrome 51 Modèle:Nucléide 27,7 jour Niobium 95 Modèle:Nucléide 35 jour Ruthénium 103 Modèle:Nucléide 39,255 jour Fer 59 Modèle:Nucléide 44,5 jour Béryllium 7 Modèle:Nucléide 53,22 jour Zirconium 95 Modèle:Nucléide 64,032 jour Cobalt 58 Modèle:Nucléide 70,83 jour Iridium 192 Modèle:Nucléide 73,8 jour Scandium 46 Modèle:Nucléide 83,788 jour Soufre 35 Modèle:Nucléide 87,32 jour Tantale 182 Modèle:Nucléide 114,4 jour Polonium 210 Modèle:Nucléide 138 jour Manganèse 54 Modèle:Nucléide 312,13 jour Ruthénium 106 Modèle:Nucléide 372,6 jour Thorium 228 Modèle:Nucléide 1,91 an Césium 134 Modèle:Nucléide 2,065 an Sodium 22 Modèle:Nucléide 2,603 an Cobalt 60 Modèle:Nucléide 5,271 an Radium 228 Modèle:Nucléide 5,75 an Indium 113 Modèle:Nucléide 103 mois Krypton 85 Modèle:Nucléide 10,75 an Tritium Modèle:Nucléide 12,31 an Plutonium 241 Modèle:Nucléide 14,32 an Curium 244 Modèle:Nucléide 18,11 an Plomb 210 Modèle:Nucléide 22,3 an Strontium 90 Modèle:Nucléide 28,8 an Césium 137 Modèle:Nucléide 30,05 an Plutonium 238 Modèle:Nucléide 87,74 an Nickel 63 Modèle:Nucléide 98,7 an Américium 241 Modèle:Nucléide 432,6 an Radium 226 Modèle:Nucléide 1 600 an Carbone 14 Modèle:Nucléide 5 700 an Plutonium 240 Modèle:Nucléide 6 561 an Américium 243 Modèle:Nucléide 7 370 an Plutonium 239 Modèle:Nucléide 24 100 an Thorium 230 Modèle:Nucléide 75 400 an Technétium 99 Modèle:Nucléide 211 000 an Uranium 234 Modèle:Nucléide 245 500 an Neptunium 237 Modèle:Nucléide 2,14 million d'années Césium 135 Modèle:Nucléide 2,3 million d'années Iode 129 Modèle:Nucléide 16,1 million d'années Uranium 235 Modèle:Nucléide 704 million d’années Potassium 40 Modèle:Nucléide 1,265 milliard d'années Uranium 238 Modèle:Nucléide 4,47 milliard d’années Thorium 232 Modèle:Nucléide 14,1 milliard d'années Rubidium 87 Modèle:Nucléide 48,8 milliard d'années

Voir aussi

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