Fiche de révision : La radioactivité naturelle

Les noyaux radioactifs

• On parle de radioactivité lorsqu’un noyau instable subit une transformation spontanée conduisant à la formation d’un nouveau noyau. Ce phénomène s’accompagne d’émission de particules et de rayonnements.
• Les réactions radioactives transforment donc un noyau instable $^A_Z\text{X}$ appelé « noyau père » en un noyau plus stable $^{A^{\prime}}_{Z^{\prime}}\text{X}$ appelé « noyau fils ».
• On parle alors de la désintégration radioactive du noyau instable.
• Nous pouvons classer les atomes dans un diagramme appelé : diagramme $(N,\ Z)$.

• La courbe appelée vallée de stabilité est la courbe des noyaux stables.
• Les noyaux se trouvant à l’extérieur de la vallée de stabilité sont instables et subissent, suivant les cas, un type particulier de désintégration.

Les types de radioactivité

Radioactivité $\alpha$

• La radioactivité $\alpha$ se traduit par une équation du type : $$\boxed{^A_Z X \to ^{A-4}_{Z-2} Y +^4_2\text{He}}$$
• Le noyau père instable se scinde en un noyau fils et un noyau d’hélium $(^4_2\text{He})$ appelé particule $\alpha$.

Radioactivité $\beta$

• Radioactivité $\beta^+$
• La radioactivité $\beta ^+$ se traduit par une équation du type :

$$\boxed{^A_Z X \to ^A_{Z-1} Y +^0_1e + ^0_0\nu}$$

• Le noyau instable se désintègre pour former un noyau avec un nombre de proton inférieur et émet un positon $(^0_1e)$, particule chargée positivement.
• Un neutrino $(^0_0\nu)$, particule de charge et de masse nulle, est émis pendant la désintégration $\beta ^+$.
• Radioactivité $\beta ^-$
• La radioactivité $\beta ^-$ se traduit par une équation du type :

$$\boxed{^A_Z X \to ^A_{Z+1} Y +^0_{-1}e + ^0_0\bar{\nu}}$$

• Le noyau instable se désintègre pour former un noyau avec un nombre de proton supérieur et émet un électron $(^0_{-1}e)$, particule chargée négativement.
• De plus un antineutrino $(^0_0\bar{\nu})$, particule de charge et de masse nulle, est émis pendant la désintégration $\beta ^-$.

Radioactivité $\gamma$

• Lors d’une radioactivité $\gamma$ le noyau excité obtenu par une autre réaction de radioactivité se désexcite et libère un rayonnement $\gamma$.
• L’équation de désintégration radioactive d’une réaction nucléaire obéit à des lois de conservation. Alors le nombre de charge (nombre de protons) et le nombre de masse (nombre de nucléons) doit être le même avant et après la flèche de l’équation.

L’application de la radioactivité dans notre quotidien

Application de la radioactivité dans le domaine médical

• Pour un diagnostic en radiologie, les médecins administrent au patient certains noyaux instables sélectifs destiné à un organe ou à un métabolisme, afin de vérifier le bon fonctionnement de certains organes ou métabolismes. Ces noyaux apparaissent d’une façon différente sur l’imagerie.
• Pour traiter certaines maladies, les médecins administrent au patient certains noyaux instables spécifiques pour traiter par exemple des tumeurs cancéreuses malignes ou bégnines ou encore certaines maladies de la thyroïde.
• Il est important de prendre en compte l’état de santé du patient et de le protéger en conséquence contre certaines émissions de particules ou de rayonnements.

Aspect énergétique de la radioactivité

• Toutes les réactions de radioactivité produisent de l’énergie.
• En France, l’énergie nucléaire reste la première source d’électricité. Mais cette grande énergie doit être surveillée pour éviter d’en perdre le contrôle.
• Les réactions de radioactivité s’accompagnent par l’émission de rayonnements ionisants, à fortes doses, ils sont très dangereux pour les êtres humains et pour l’environnement.
• Il est important d’avoir des gestes et des équipements de protection contre les rayonnements ionisants et de respecter également le temps passé en présence de ces rayonnements et les doses selon les normes fixées.