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Radioprotection et ingénierie nucléaire
Calcul de l’activité d’un isotope
L’activité A(t) d’un isotope radioactif de concentration N(t) à l’instant t est donnée par le
produit de la constante de décroissance radioactive, λ, de cet isotope par N(t) :
A(t) = λ N(t)
(bq>cm –3 ou bq>g –1 ou bq>t –1 )
Ordre de grandeur
L’activité de l’empilement en graphite (environ 2000 tonnes) du réacteur Bugey-1 de la
filière Uranium Naturel Graphite Gaz (UNGG), mis en service en avril 1972 et arrêté en
mai en 1994 (puissance électrique : 540 MWe) est de l’ordre de 1 × 10 16 Bq, 5 années
après l’arrêt (on dit aussi : « après un temps de refroidissement de 5 ans »). Cette activité
se répartie majoritairement entre trois isotopes : tritium ( 3 H, de période 12,3 ans) :
8,5 × 10 15 Bq, carbone 14 ( 14 C, de période 5730 ans) : 3,8 × 10 14 Bq, cobalt 60 ( 60 Co :
de période 5,3 ans) : 2,3 × 10 15 Bq (Brésard et al., 2000).
À l’instar du taux de réaction calculé à partir du flux scalaire des particules, la détermination de l’activité d’un isotope permet de calculer les sources de rayonnements induits par
les différents processus radioactifs émetteurs de particules, bêta (β), alpha (α), gamma (γ)
et neutrons dans le milieu irradié.
Calcul de la source gamma émise par un combustible irradié
Afin d’alléger les notations, dans les formules qui suivent, on a omis la variable d’espace
définissant un point dans le milieu physique considéré.
Le nombre de γ, S γ, i, k (E γ, i, k , t) émis à l’énergie E γ , i , k , à l’instant t, par unité de temps et
de masse (ou de volume) par un radionucléide d’espèce i est donné par l’expression :
avec :
A i (t) : activité massique (ou volumique) du nucléide i à l’instant t considéré.
I γ, i, k : intensité de la raie γ d’énergie E γ, i, k .
Le nombre de particules α, S α, i, k (E α, i, k , t) émises à l’énergie E α, i, k par unité de temps et de
masse (ou de volume) par un radionucléide d’espèce i, à l’instant t, est donné par l’expression :
Tableau 7.4. Grandeurs dérivées de la concentration d’un radionucléide.
Grandeurs physiques
Unités
Concentration de radionucléides ou concentration
isotopique
Noyaux>cm –3 , noyaux>g –1 ,
noyaux>t –1
Activité
Bq (curie* : ancienne unité)
Masse
g, kg, t
Puissances résiduelles α, β, γ
MeV>s –1 >t –1 , W>t –1 , W>g –1
Taux de réaction
Réactions>cm –3 >s –1
Production de particules α, β, γ, neutron
Particules>cm –3 >s –1
Particules>g –1 >s –1
Particules>t –1 >s –1
Radiotoxicité
Sv>g –1
* 1 curie = 3,7 × 10 10 Bq.
r
S ␥ i k
, , E ␥ i k
, , t
(
) A i t
( )I ␥ i kЈ
, ,
ϭ
Radioprotection et ingénierie nucléaire
Calcul de l’activité d’un isotope
L’activité A(t) d’un isotope radioactif de concentration N(t) à l’instant t est donnée par le
produit de la constante de décroissance radioactive, λ, de cet isotope par N(t) :
A(t) = λ N(t)
(bq>cm –3 ou bq>g –1 ou bq>t –1 )
Ordre de grandeur
L’activité de l’empilement en graphite (environ 2000 tonnes) du réacteur Bugey-1 de la
filière Uranium Naturel Graphite Gaz (UNGG), mis en service en avril 1972 et arrêté en
mai en 1994 (puissance électrique : 540 MWe) est de l’ordre de 1 × 10 16 Bq, 5 années
après l’arrêt (on dit aussi : « après un temps de refroidissement de 5 ans »). Cette activité
se répartie majoritairement entre trois isotopes : tritium ( 3 H, de période 12,3 ans) :
8,5 × 10 15 Bq, carbone 14 ( 14 C, de période 5730 ans) : 3,8 × 10 14 Bq, cobalt 60 ( 60 Co :
de période 5,3 ans) : 2,3 × 10 15 Bq (Brésard et al., 2000).
À l’instar du taux de réaction calculé à partir du flux scalaire des particules, la détermination de l’activité d’un isotope permet de calculer les sources de rayonnements induits par
les différents processus radioactifs émetteurs de particules, bêta (β), alpha (α), gamma (γ)
et neutrons dans le milieu irradié.
Calcul de la source gamma émise par un combustible irradié
Afin d’alléger les notations, dans les formules qui suivent, on a omis la variable d’espace
définissant un point dans le milieu physique considéré.
Le nombre de γ, S γ, i, k (E γ, i, k , t) émis à l’énergie E γ , i , k , à l’instant t, par unité de temps et
de masse (ou de volume) par un radionucléide d’espèce i est donné par l’expression :
avec :
A i (t) : activité massique (ou volumique) du nucléide i à l’instant t considéré.
I γ, i, k : intensité de la raie γ d’énergie E γ, i, k .
Le nombre de particules α, S α, i, k (E α, i, k , t) émises à l’énergie E α, i, k par unité de temps et de
masse (ou de volume) par un radionucléide d’espèce i, à l’instant t, est donné par l’expression :
Tableau 7.4. Grandeurs dérivées de la concentration d’un radionucléide.
Grandeurs physiques
Unités
Concentration de radionucléides ou concentration
isotopique
Noyaux>cm –3 , noyaux>g –1 ,
noyaux>t –1
Activité
Bq (curie* : ancienne unité)
Masse
g, kg, t
Puissances résiduelles α, β, γ
MeV>s –1 >t –1 , W>t –1 , W>g –1
Taux de réaction
Réactions>cm –3 >s –1
Production de particules α, β, γ, neutron
Particules>cm –3 >s –1
Particules>g –1 >s –1
Particules>t –1 >s –1
Radiotoxicité
Sv>g –1
* 1 curie = 3,7 × 10 10 Bq.
r
S ␥ i k
, , E ␥ i k
, , t
(
) A i t
( )I ␥ i kЈ
, ,
ϭ