Émission alpha, bêta, gamma, neutrons

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,
J'ai vu qu'il y a sur ce forum de nombreux contributeurs bien au courant de la physique nucléaire.
J'en profite pour poser une question à laquelle je cherche sans succès une reponse depuis quelque temps:

Quelle est la proportion des émissions radioactives des diverses matières fissiles?

Par exemple, j'ai vu ici dans un post récent que les déchets nucléaires à haute activité émettent énormément de rayonnement gamma.
Un physicien m'a dit un jour que le plutonium émettait du rayonnement alpha.
Mais est-ce qu'il existe un document présentant la quantité relative des rayonnements alpha, bêta, gamma et neutrons pour chaque élément?

Merci d'avance.
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[Deedee81]

Salut,

Je me demande si ce message n'aurait pas été mieux en physique (je ne saurais pas le déplacer, je ne suis pas modo de ce forum).

Oui, il existe des tables avec les activités par rayonnement et isotopes.
Exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9riode_radioactive (la première table, colonne activité, mais ils ne donnent pas les modes de désintégration dans cette table)
et références.

Des spécialistes pourraient donner des tables plus complètes (c'est pour ça que ce serait mieux en physique).

Pour divers matériau en particulier naturel ça peut être beaucoup plus compliqué car il faut tenir compte de l'absorption du rayonnement par les autres éléments et l'environnement.

Quelques modes de désintégration supplémentaire doivent aussi être évoqués : rayons X (réarrangement de cortège suite à une capture électronique), bêta+ voire divers fragments de noyaux, même des protons seuls peuvent être émis.

A noter que l'émission de neutrons est plutôt rare et ne se rencontre qu'avec des isotopes lourds riches en neutrons ou fissiles.
Et heureusement ma foi car c'est le rayonnement le plus dangereux à intensité donnée (du moins en "usage externe" , si on avale des éléments radioactifs, le rayonnement alpha, peut-être extrêmement nocif par exemple).
Anecdote : pendant le projet Manhattan, un des objectifs primaires fut de mesurer la masse critique avec précision.
Les scientifiques ayant reçu deux demi-sphères d'uranium enrichi les placèrent l'une au-dessus de l'autre avec un dispositif micrométrique pour les rapprocher.
Sachant que lorsqu'on approche le seul critique, le flux de neutrons diverge, on peut facilement mesurer la masse critique sans tout faire exploser.
A un moment, un scientifique heurta la table et les deux demi-sphères tombèrent l'une sur l'autre, ça se mit carrément à briller ! Un des scientifiques se précipita et balaya le tout de la main, ouf, Los Alamos était sauvé. Il cria alors : "que personne ne bouge". Il traça à la craie sa position puis celle de tous les autres. Il fit un tas de calcul au tableau noir et annonça, ça va, vous être tous sauvé.... sauf moi. Quelques jours après il mourut d'irradiation sévère (anémie foudroyante, perte massive des cheveux,... en quelques jours il s'était transformé en véritable momie).

Facile à retenir, ça rime : neutron pas bon. Bêta ça va.
(les bêtas sont les moins dangereux et le tritium est par exemple un émetteur bêta de faible énergie, utilisé en médecine)

EDIT à tout cela il faut ajouter les problèmes chimiques. De nombreux isotopes sont chimiquement très toxiques. C'est le cas du plutonium.

[Yvan_Delaserge]

Oui, je crois d'ailleurs que la nocivité des rayonnements à sa propre unité, le REM.

Merci pour le lien, je vais y jeter un coup d'oeil.

[Deedee81]

si on avale des éléments radioactifs, le rayonnement alpha, peut-être extrêmement nocif par exemple).

Un exemple emblématique, l'absorption d'uranium appauvri dont on a pas mal parlé.

Alors que j'ai tenu dans les mains une sphère d'uranium appauvri. C'est sans danger et même une meilleur protection que le plomb !!!! (la sphère en question contenait un émetteur gamma intense et servait pour des radiographies gammas industrielles de matériau, les gammas étant très pénétrant et ne provoquant pas de transmutation nucléaire ou vraiment trèèèèès peu, utile pour radiographier des pièces et même pour stériliser des aliments, hé oui, ça se fait !).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Et là aussi pour l'absorption, ça rime. Le mnémotechnique c'est chouette :

Facile à retenir, ça rime : neutron pas bon. Bêta ça va.

Devant soit, ça va, dans le bidon, pas bon

[XK150]

Re ,

Ne pas confondre matière fissile et produits de fission ; Si vous parlez déchets nucléaires ultimes , c'est de produits de fission dont il s'agit .
Je vous laisse chercher ( gentiment ) la différence .
Tous les radionucléides sont " fichés " un par un et possède notamment un schéma de désintégration ( decay scheme ).
C'est le document qu'il vous faut : bien sûr , il faut une certaine d'habitude pour les déchiffrer .

Un exemple célèbre et simple ( tous ne sont pas aussi simples ...) , le césium 137 de période 30.05 ans :
http://www.nucleide.org/DDEP_WG/Nucl...137_tables.pdf

Ou encore un schéma simplificateur avec explication ici : http://www.chimix.com/an9/sup9/imrt81.htm
Voir aussi les fiches IRSN qui donnent aussi des idées sur les tranferts à l'environnement .

Tout cela est loin d'être simple , Et vous pouvez tomber sur une chaîne de décroissances : là , c'est ingérable à la main !

Ce que vous envisagez de faire est un travail de bénédictins : dans un colis de déchets HA-VL , il y a peut être une centaine de radio nucléides en quantités différentes qui émettent chacun des dizaines de rayonnements en proportion différente ...!
Evidemment , les spécialistes ont des logiciels de calculs tout faits qui sortent les résultats immédiatement .

Je vous invite vivement à poser ce genre de questions qui ne sont pas " grand public " en Physique .

[Yvan_Delaserge]

Merci pour les liens. C'est en effet assez technique, pour quelqu'un qui n'a pas fait x-mines!☺

Mais je suis quand même content de moi car j'ai réussi à résoudre le dernier problème au bas de la page du 2e lien, de manière plus simple:

Calculer le temps de demi-vie d'un radioélément dont l'activité a diminuée d'un facteur 16 en 6 jours.

A0/16 = A0*exp(-6l) ; 1/16 = exp(-6l) ; ln (1/16) = -ln 16 = -6l

l*= 1/6 ln 16 = 0,462 jour-1.

T = ln2 /*l*=ln2 / 0,462 =*1,5 jours

Au lieu de cela, on peut dire que 16 étant égal à 2**4, il suffit de diviser 6 jours par 4. On trouve bien 1,5 jour.


Je me suis aussi rendu compte qu'en plus des neutrons, des particules alpha et bêta, et des rayons gamma, il y a aussi les neutrinos! Et probablement des protons?

J'ai une autre question qui me vient à l'esprit, mais je vais aller la poser sur le forum physique.

Merci en tout cas a tous pour toutes ces réponses rapides.

[XK150]

re ,

Facteur 16 ? Réflexe : 4 périodes ! ( 2^4 =16 ) et 6/4 = 1.5 jour

Mais quand on n'a pas un nombre entier de périodes , PLUS PERSONNE ( ! ) ne sait utiliser l'exponentielle , surtout pas les étudiants
qui doivent faire de la physique sans maths ...

Oui , plein de neutrinos , on ne les mentionne pas car sans effet sur les phénomènes qui peuvent affecter les déchets nucléaires .
Les protons sont des petites bêtes fortement liées qui ne se promènent pas dans la matière aux énergies qui nous intéressent dans le sujet ...

RV sur l'autre post , mais là , on entre dans le militaire avant tout ...

[antek]

De nombreux isotopes sont chimiquement très toxiques.

Plus que son "atome souche" ?

[Deedee81]

Plus que son "atome souche" ?

Ah non, je me suis mal exprimé.
Les propriétés chimiques des différents isotopes sont identiques chimiquement ou peu s'en faut (c'est un peu plus marqué pour les isotopes de l'hydrogène).

Mais énormément d'isotopes radioactifs qu'on retrouve dans la nature, d'origine nucléaire, sont des éléments toxiques comme le césium au beaucoup d'éléments lourds. C'est juste ça que je voulais dire.

Evidemment, le carbone 14 n'est pas chimiquement toxique

[Lil00]

Alors que j'ai tenu dans les mains une sphère d'uranium appauvri. C'est sans danger et même une meilleur protection que le plomb !!!! (la sphère en question contenait un émetteur gamma intense et servait pour des radiographies gammas industrielles de matériau, les gammas étant très pénétrant et ne provoquant pas de transmutation nucléaire ou vraiment trèèèèès peu, utile pour radiographier des pièces et même pour stériliser des aliments, hé oui, ça se fait !).

Et même quand on parle d'uranium enrichi, le risque dépend énormément du taux d'enrichissement. L'anecdote de Los Alamos concerne un uranium hautement enrichi pour faire des armes nucléaires.
Dans les usines de fabrication de combustible, on manipule les pastilles d'uranium (enrichi de 3-4%) avec juste des gants blancs pour ne pas les salir (les pastilles, pas les mains).

[XK150]

re ,

L'activité de 235U pur est de 7.8 10^4 Bq/g et 238U de 1.2 10^4 Bq/g .
Dans les 2 cas , ce n'est vraiment pas méchant et de plus , c'est en alpha qui sont auto absorbés .

Donc , pour 235U , c'est le risque de criticité qui apparaît vers 20% de teneur dans l'uranium enrichi ( dans des conditions " normales " de stockage ... ).