26
3.2. Radioactivité artificielle
Contrairement à la radioactivité naturelle, la radioactivité artificielle, comme son nom
l’indique, est émise par des radionucléides qui n’existent pas ou n’existent plus à l’état
naturel; elle est due à l’activité humaine. Aussi il est possible de fabriquer par des réactions
nucléaires, c’est-à-dire, grâce au flux de neutrons provenant des réacteurs nucléaires ou aux
faisceaux de protons et particules alpha des accélérateurs, des centaines d’isotopes radioactifs
correspondant à tous les éléments chimiques. En outre, des éléments plus lourds que
l’uranium, les transuraniens (radionucléides dont le numéro atomique Z > 92), qui n’existent
pas dans la nature, et qui n’ont pas d’isotopes stables, ont pu être produits. Ainsi, à partir de
1940, à Berkeley, à l’Université de Californie, ont été identifiés et séparés, le neptunium (Z =
93) et le plutonium (Z = 94). Ce fut ensuite l’américium (Z =95), le curium (Z = 96) et
d’autres encore, découverts successivement à Berkeley, à Dubna (Russie) et à Darmstadt
(Allemagne).
Dans les réacteurs nucléaires, les transuraniens sont produits en quantités importantes par
captures neutroniques successives sur le matériau de base, le
238 U. Un radioélément artificiel
émetteur α est produit, le
239 U, qui, par suite d’émission β-, forme du plutonium :
Par ailleurs, à partir de matériaux fissiles, tels que l’
235 U et le
239 Pu, des produits de fission
sont obtenus. Aussi, la fission, par exemple, des noyaux de
235 U est provoquée par la capture
d’un neutron par le noyau qui se trouvant dans un état très instable se casse en deux
fragments. Ainsi, se forment des isotopes radioactifs de masse à peu près équivalente, par
exemples, du
131 I et du
103
Ru, ou du
137 Cs et du
99
Tc. Chaque division d’un atome de
235 U en
deux atomes plus légers accompagnés de neutrons libère une très grande énergie : l’énergie
nucléaire. Les neutrons peuvent entraîner de nouvelles fissions. Il s’agit de la réaction en
chaîne (Agalesdes et al., 2000; IRSN, 2000).
Les radionucléides artificiels dispersés dans l’environnement, ont essentiellement pour origine
les retombées des essais d’armes nucléaires dans l’atmosphère, le développement de
l’industrie nucléaire et les d’accidents :
Les tests nucléaires dans l’atmosphère ont été, les premiers, à l’origine de la dispersion
d’éléments radioactifs artificiels, tels que le plutonium et l’américium (éléments
transuraniens) ainsi que le strontium et le césium (produits de fission), sur la surface
du globe. Leur introduction dans l’atmosphère a eu lieu pendant les années 1952-1958
et surtout 1961- 1962, cette dernière période étant celle au cours de laquelle les
explosions ont atteint les puissances les plus élevées. Les tests des essais nucléaires
dans l’atmosphère les plus importants ont été effectués par l’ex-URSS et les USA. En
1963, ces deux États ainsi que le Royaume-Uni ont signé un traité interdisant les essais
dans l’atmosphère, à cause de l’impact grandissant des retombées radioactives. Seules
la France dans l’hémisphère Sud et la Chine dans l’hémisphère Nord ont poursuivi
leurs essais dans l’atmosphère, respectivement jusqu’en 1974 et 1980 (CRIIRAD et
Paris, 2002), l’Inde effectuant son premier essai en 1974,
Le développement de l’industrie nucléaire est devenu par la suite la principale source
de pollution radioactive, de par les rejets d’installations nucléaires ou d’usines de
retraitement des combustibles irradiés comme La Hague et Marcoule (France)
(Ballestra, 1980 in Rezzoug, 2005). La majeure partie des déchets de l’industrie
nucléaire est constituée de produits de fission, parmi lesquels se trouvent des
radioisotopes du césium, le
137 Cs et le
135 Cs (Delisee, 1998),
3.2. Radioactivité artificielle
Contrairement à la radioactivité naturelle, la radioactivité artificielle, comme son nom
l’indique, est émise par des radionucléides qui n’existent pas ou n’existent plus à l’état
naturel; elle est due à l’activité humaine. Aussi il est possible de fabriquer par des réactions
nucléaires, c’est-à-dire, grâce au flux de neutrons provenant des réacteurs nucléaires ou aux
faisceaux de protons et particules alpha des accélérateurs, des centaines d’isotopes radioactifs
correspondant à tous les éléments chimiques. En outre, des éléments plus lourds que
l’uranium, les transuraniens (radionucléides dont le numéro atomique Z > 92), qui n’existent
pas dans la nature, et qui n’ont pas d’isotopes stables, ont pu être produits. Ainsi, à partir de
1940, à Berkeley, à l’Université de Californie, ont été identifiés et séparés, le neptunium (Z =
93) et le plutonium (Z = 94). Ce fut ensuite l’américium (Z =95), le curium (Z = 96) et
d’autres encore, découverts successivement à Berkeley, à Dubna (Russie) et à Darmstadt
(Allemagne).
Dans les réacteurs nucléaires, les transuraniens sont produits en quantités importantes par
captures neutroniques successives sur le matériau de base, le
238 U. Un radioélément artificiel
émetteur α est produit, le
239 U, qui, par suite d’émission β-, forme du plutonium :
Par ailleurs, à partir de matériaux fissiles, tels que l’
235 U et le
239 Pu, des produits de fission
sont obtenus. Aussi, la fission, par exemple, des noyaux de
235 U est provoquée par la capture
d’un neutron par le noyau qui se trouvant dans un état très instable se casse en deux
fragments. Ainsi, se forment des isotopes radioactifs de masse à peu près équivalente, par
exemples, du
131 I et du
103
Ru, ou du
137 Cs et du
99
Tc. Chaque division d’un atome de
235 U en
deux atomes plus légers accompagnés de neutrons libère une très grande énergie : l’énergie
nucléaire. Les neutrons peuvent entraîner de nouvelles fissions. Il s’agit de la réaction en
chaîne (Agalesdes et al., 2000; IRSN, 2000).
Les radionucléides artificiels dispersés dans l’environnement, ont essentiellement pour origine
les retombées des essais d’armes nucléaires dans l’atmosphère, le développement de
l’industrie nucléaire et les d’accidents :
Les tests nucléaires dans l’atmosphère ont été, les premiers, à l’origine de la dispersion
d’éléments radioactifs artificiels, tels que le plutonium et l’américium (éléments
transuraniens) ainsi que le strontium et le césium (produits de fission), sur la surface
du globe. Leur introduction dans l’atmosphère a eu lieu pendant les années 1952-1958
et surtout 1961- 1962, cette dernière période étant celle au cours de laquelle les
explosions ont atteint les puissances les plus élevées. Les tests des essais nucléaires
dans l’atmosphère les plus importants ont été effectués par l’ex-URSS et les USA. En
1963, ces deux États ainsi que le Royaume-Uni ont signé un traité interdisant les essais
dans l’atmosphère, à cause de l’impact grandissant des retombées radioactives. Seules
la France dans l’hémisphère Sud et la Chine dans l’hémisphère Nord ont poursuivi
leurs essais dans l’atmosphère, respectivement jusqu’en 1974 et 1980 (CRIIRAD et
Paris, 2002), l’Inde effectuant son premier essai en 1974,
Le développement de l’industrie nucléaire est devenu par la suite la principale source
de pollution radioactive, de par les rejets d’installations nucléaires ou d’usines de
retraitement des combustibles irradiés comme La Hague et Marcoule (France)
(Ballestra, 1980 in Rezzoug, 2005). La majeure partie des déchets de l’industrie
nucléaire est constituée de produits de fission, parmi lesquels se trouvent des
radioisotopes du césium, le
137 Cs et le
135 Cs (Delisee, 1998),