Les rayonnements ionisants, matière à confusion

Entre les becquerels, les millisieverts par heure, les grays et autres curies, il est parfois difficile de s'y retrouver.

Activité. Cette grandeur représente le nombre de désintégrations par seconde au sein d'une matière radioactive. La désintégration est la destruction du noyau d'un élément chimique qui se transforme en d'autres éléments de masse atomique plus faible, avec libération d'énergie sous forme de radiations.

L'activité peut être exprimée en curie (Ci), mais l'unité la plus communément utilisée est le becquerel (Bq). Equivalence : 1 Bq=27 picocuries (27 millionième de millionième de curie). Pour déterminer un niveau de contamination interne, on rapporte l'activité à la masse ou au volume considéré (Bq/kg ou Bq/l). Par exemple, au Japon, la limite autorisée d'iode 131 dans l'eau de boisson est de 100 Bq/kg (ou par litre, puisque un litre d'eau a une masse de 1 kg).

Dose absorbée. C'est la quantité d'énergie communiquée à la matière par unité de masse, exprimée en gray (Gy) ou en rad. Equivalence : 1 Gy=1 joule/kg=100 rad. Cette grandeur ne prend pas en compte l'effet biologique, qui est différent selon le type de rayonnement ionisant.

Ainsi, les particules alpha et bêta ont un pouvoir de pénétration très faible dans l'air – une feuille de papier peut stopper des noyaux d'hélium, une feuille d'aluminium des électrons – mais ils peuvent avoir un impact au contact des cellules en cas d'ingestion ou d'inhalation. Les rayonnements X et gamma se propagent à plusieurs centaines de mètres et il faut de fortes épaisseurs de plomb et de béton pour s'en protéger.

Equivalent de dose. Pour la protection des personnes (radioprotection), c'est la grandeur utilisée pour tenir compte de la différence d'effet biologique des divers rayonnements, évoquée ci-dessus. Il est exprimé en sievert (Sv) et plus rarement en rem (1 Sv=100 rem).

En pratique, on s'exprime en débit d'équivalent de dose (en sievert par heure, par exemple) pour définir des limites d'exposition. Ainsi en France, pour le public, la limite est fixée à un millième de sievert par an (un millisievert par an, 1 mSv/an), tandis qu'elle est de 20 mSv/an pour les travailleurs sous rayonnement ionisant (industrie nucléaire, radiologie médicale…). A Fukushima, un débit d'équivalent de dose de 400 mSv/h a été enregistré sur le site.

Demi-vie ou période. Cela désigne la durée nécessaire pour qu'un radioélément perde la moitié de sa radioactivité. Pour l'iode 131, elle est de 8 jours, et de 30,2 ans pour le césium 137, principaux corps radioactifs émis dans le panache de Fukushima à ce jour. Le plutonium 239 a une demi-vie de 24 110 ans. On estime généralement qu'il faut dix périodes pour que la concentration devienne négligeable – cela correspond à une division par 1024 de la radioactivité.

Il faut bien sûr tenir compte, dans cette appréciation, de la concentration initiale. Pour l'iode, la contamination peut avoir quasiment disparu en 80 jours, mais il faut attendre 300 ans pour le césium et 240 000 ans pour le plutonium 239. Chez l'animal, la période peut être plus courte, car certains radioéléments peuvent être éliminés par les voies naturelles. Dans le bétail, la concentration en césium décroît de moitié en 70 jours, il en subsiste donc 1000 fois moins en environ deux ans.

Rappel sur les facteurs multiplicateurs : 1 kilo (k) = 1000 000 milli (m) = 1 000 000 000 micro (µ).

Hervé Morin