TP de radioactivité. Rappels Radioprotection Applications de la radioactivité Expériences L énergie nucléaire Chambre à brouillard

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2 TP de radioactivité Rappels Radioprotection Applications de la radioactivité Expériences L énergie nucléaire Chambre à brouillard

3 Rappels TP de radioactivité

4 Notations Masse atomique Numéro atomique A Z X Symbole chimique Z protons (A Z) neutrons Dimension de l atome : 1 Ă = m Dimension du noyau : 1 fm = m Atome = terrain de football Noyau = tête d épingle Isotopes : 92U et U

5 3 types de rayonnement 1 ev = 1, J Type Masse Charge Interaction Energie 4 a très forte 5 MeV b 1-1 moyenne 0,5 MeV g 0 0 très faible 1 MeV Énergies chimiques 10 ev

6 Échelle des ondes électromagnétiques 1 MeV 1 kev seuil d ionisation 1 ev c h c E h

7 Particule incidente Fluorescence

8 Fluorescence Excitation de l électron

9 Fluorescence Désexcitation de l électron Photon visible

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11 Filiation de l uranium 238 4, ans 238 U 234 Pa 1,2 mn 234 Th 24,1 j 234 U 230 Th 226 Ra 2, ans 7, ans 1, ans Descendants solides (aérosols) du radon à vie courte 138 j 210 Po Radon gaz 3,1 mn 222 Rn 3,8 j 218 Po 214 Bi 1, s 214 Po 210 Pb 210 Bi 5 j 206 Pb stable 26,8 mn 214 Pb 19,9 mn 22,3 ans

12 Décroissance radioactive Nombre d'atomes restants POPULATION N N/2 N/4 N/ Instant initial 1 demi-vie 2 demi-vies 3 demi-vies TEMPS ECOULE Nombre de demi-vies

13 Courbes de survie Êtres vivants Noyaux radioactifs

14 Noyau Demi-vie 87 Rb 48,8 milliards d'années 232 Th 14 milliards d années 238 U 4,5 milliards d années 40 K 1,25 milliards d années Quelques demi-vies 235 U 704 millions d année 239 Pu ans 14 C ans 226 Ra ans 137 Cs 30 ans 60 Co 5 ans 131 I 8 jours 222 Rn 3,8 jours 220 Rn 1 minute 216 Po 0,16 seconde 212 Po 0,3 microseconde

15 Filiation du thorium Th 228 Ra 1, ans 228 Ac 6,1 h 228 Th 224 Ra 1,9 ans 3,6 j 5,7 ans 220 Rn 55,6 s Radon gaz 0,15 s 216 Po 60,5 mn 212 Bi 0,3 µs 212 Po 208 Pb 10,6 h 212 Pb 208 Tl stable 3,1 mn

16 CALEN Pour mesurer la demi-vie du radon 220

17 Radioprotection TP de radioactivité

18 Les unités en radioactivité 1. Activité (Bq) 2. Dose (Gy) 3. Dose équivalente (Sv) Fréquence d objets lancés Énergie déposée par les objets reçus Dommages potentiels causés par les objets reçus

19 Doses «continues» au fil du temps Effets observables Vie dans l espace déterministes stochastiques Seuil Doses «flash» Échelle de dose (msv) Réglementation pour le public

20 Effets déterministes

21 Effets stochastiques Un fumeur régulier multiplie par 10 sa probabilité d attraper un cancer du poumon

22 Décroissance du 220 Rn Exploitation des résultats du CALEN

23 Atténuation des rayonnements par la matière Les rayonnements sont absorbés par la matière Rayonnement alpha : arrêté par une simple feuille de papier, quelques cm d air Rayonnement béta : arrêté par quelques mm de métal, 1 vitre, 1 cm d eau, quelques mètres d air Rayonnement gamma : arrêté par quelques dm de plomb, 1 mètre de béton, des mètres d eau, des centaines de m d air

24 Applications de la radioactivité Médicales Diagnostic Thérapeutiques Scientifiques Datation imagerie Industrielles Radiographie g Stérilisation de matériels, d aliments Réglementaires Scanner des douanes Artistiques ARC nucléart Radiographie de statues

25 Imagerie par TEP

26 Radiothérapie

27 Expériences TP de radioactivité

28 L énergie nucléaire TP de radioactivité

29 H : équivalence masse / énergie

30 Réaction en chaîne Basée sur la fission du noyau Pour constituer un réacteur nucléaire il faut : Des atomes fissiles (par exemple 235 U ou 239 Pu) Un modérateur (ralentissement des neutrons) Un absorbeur de neutrons (contrôle de la réaction) Un fluide caloporteur (évacuation de l énergie)

31 Le nucléaire aujourd hui : REP

32 Ordres de grandeur Combustion d un atome de carbone C + O 2 CO 2 Fission d un noyau de 235 U DE = - 4,08 ev DE = MeV 1 tranche nucléaire 1 centrale à charbon de même puissance 27 t par an 1 camion par an t de charbon par an wagons de 50 t par an Deux trains de 50 wagons par jour!

33 Chambre à brouillard TP de radioactivité

34 Le rayonnement cosmique Des gerbes provoquées par les particules primaires (protons 83% - alpha 13% - électrons 3%...) Gerbe cosmique Aurore boréale

35 Le rayonnement cosmique exemple de proton de 1TeV sur Chicago

36 Le rayonnement cosmique Au sol : 240 particules par m 2 et par seconde Muons neutrons électrons protons gammas

37 Chambre à brouillard

38 Chambre à brouillard Expériences autour de la chambre

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40 Filiation du thorium Th 228 Ra 1, ans 228 Ac 6,1 h 228 Th 224 Ra 1,9 ans 3,6 j 5,7 ans 220 Rn 55,6 s Radon gaz 0,15 s 216 Po 60,5 mn 212 Bi 0,3 µs 212 Po 208 Pb 10,6 h 212 Pb 208 Tl stable 3,1 mn

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