Complétez le schéma de gestion des déchets nucléaires en vous aidant du panneau, les surfaces des cercles sont proportionnelles à leur importance Parcours de visite, lycée Exposition: LA RADIOACTIVITÉ De Homer à oppenheimer Document élève Sol 11 bertrand.huberman@universcience.fr jean-philippe.charpentier@universcience.fr Service éducation avenue Franklin Roosevelt 75008 Paris www.palais-decouverte.fr
A] UNE DRÔLE DE FAMILLE Ce panneau représente la chaîne de désintégration radioactive qui conduit de l uranium 235 radioactif au plomb 207 stable. En vous aidant du panneau et des équations de désintégration radioactive ci-dessous (les seules utilisées dans cette désintégration), complétez la chaîne de désintégration. Désintégration alpha A A-4 4 X Y+ Z z-2 2 α B] COMBIEN TU RAYONNES? Désintégration bêta moins A X + Y+ 235 231 231 227 227 223 219 U T h P a A c T h R a R n Quels sont les atomes radioactifs présents dans le corps humain?.. Où les retrouve-t-on majoritairement dans l'organisme?.... Variation de la masse osseuse en fonction de l âge, du H (60 kg) H (90 kg) F (40 kg) F (60 kg) poids et du sexe 20 ans 5,60 kg 5,85 kg 3,89 kg 4,18 kg 60 ans 2,84 kg 2,34 kg 1,75 kg 2,63 kg A Z 207 z 1 e 215 P o P b 207 T l 211 B i 211 P b 0 1 + υ K] TRI SÉLECTIF Une durée de vie courte pour un déchet radioactif, c est l absence de risque au bout de : r quelques heures r quelques mois r quelques années r quelques centaines d années Quel est le plus gros fournisseur de déchets radioactif? r Les centrales nucléaires r Le nucléaire militaire r La recherche Hormis les centrales nucléaires, l utilisation militaire et la recherche, d où viennent les 4 % de déchets radioactifs restant? r Du démantèlement des centrales nucléaires r Des sous-marins nucléaires r Des appareils médicaux En vous aidant du panneau «Les lumières de la ville» Dans une centrale nucléaire, quel(s) circuit(s) est(sont) susceptible(s) de fournir des déchets radioactifs lors du : r renouvellement du combustible nucléaire : Circuit.... r démantèlement de la centrale : Circuit. En vous aidant du tableau, trouvez les facteurs influant sur la masse osseuse:. et. 1 10
I] LES TROIS BOUCLIERS Un abri anti-atomique tel que celui de la photo comprend des parois en béton d une certaine épaisseur. Pourquoi?..... Vous devez sortir de votre abri antiatomique Quelles sont les trois règles à respecter pour limiter l exposition à la radioactivité?. J] NOTRE BAIN QUOTIDIEN Essayez de dépasser les 12 msv/an en répondant au questionnaire sur l écran tactile. Quels sont les facteurs permettant d atteindre un tel taux? Finalement l utilisation d une balance pour quantifier la radioactivité du corps humain est-elle justifiée? Pourquoi? C] DES CHIFFRES ET DES RAYONS Le panneau utilise les millisievert (msv) pour comparer l apport en rayonnement de différentes sources. Cette unité est utilisée dans la mesure de la dose efficace, grandeur mesurant l impact des rayonnements ionisants sur les tissus biologiques. Son nom vient du physicien suédois Rolf Sievert, qui a travaillé toute sa vie sur ce sujet. L effet des rayons ionisants dépend d abord de l énergie ionisante reçue par l objet ou le tissu biologique. Cette énergie absorbée (ou dose absorbée) s exprime en Gray (c est-à-dire en Joules/kg). Pour traduire l impact réel du rayonnement sur le tissu biologique, on pondère l énergie reçue (en Gray) par le tissu avec un coefficient qui dépend du type de rayonnement et du type de tissu. Le résultat (qu on appelle dose efficace) s exprime alors en Sievert (Sv). Par exemple: Source de rayonnement α Source de rayonnement γ Dose absorbée en Gray = 0,5 Gy Dose absorbée en Gray = 0,5 Gy Dose efficace = 10 msv Dose efficace = 0.25 msv 9 2
Pour la même dose absorbée, de quel rayonnement convient-il mieux de se méfier? En terme de protection (voir la partie «Les trois boucliers»), quels sont les rayonnements les plus pénétrants?... Donc à 10 m d une source radioactive, de quels rayons vaut-il mieux se méfier?... Liste des inconvénients de l irradiation: L irradiation peut détruire des vitamines, nutriments, et dégrader le goût ou la texture des aliments. Les tubercules, graines et bulbes ne germent plus. Cela pourrait créer des composés toxiques, voire mutagène pour l homme. Une polémique existe à ce sujet en France. Doc 3 : Lorsque les aliments sont exposés aux rayonnements gamma du cobalt 60 dans l irradiateur, certains d entre eux perdent un électron, ils sont donc ionisés. Cependant, il faut savoir que l irradiation n affecte pas le noyau des atomes. De ce fait, les aliments ne deviennent pas radioactifs à leur tour. Complétez le diagramme ci-dessous en tenant compte des documents ci-dessus : Signalement auprès du consommateur Effets néfastes Irradiation Effets bénéfiques Enjeux économiques Analyse des chiffres Qu est-ce qui permet d affirmer que toutes les causes de radioactivité ont été prises en compte dans ce panneau?..... Quels sont les chiffres qui confirment l influence de l altitude sur la dose efficace reçue?.. Que représente un scanner complet par rapport à la dose efficace annuelle moyenne reçue? Faire un scanner est-il un acte anodin?.. Pourquoi a-t-on fixé la dose efficace maximale que peut recevoir un travailleur japonais intervenant à Fukushima à 100 msv (voir ailleurs dans l exposition).. D] LE BEQUERELOMETRE Quel est le nom du compteur utilisé pour mesurer la radioactivité?... Cet appareil porte le nom de son inventeur, un physicien allemand du début du XXe siècle. Il a imaginé le principe de fonctionnement de cet appareil vers 1913 et l a mis au point avec Walther Müller en 1928. Le compteur est constitué d un tube spécifique, et d un système d amplification. Le tube est une chambre métallique cylindrique remplie d un gaz 3 8 Mythe
7 H] SOUS NOS YEUX Doc 1 : Une utilisation importante des rayonnements issus de la radioactivité consiste en l irradiation des aliments. Le symbole international ci-contre (le «radura») permet de signaler qu un aliment a été irradié, mais son apposition n est pas obligatoire en France ; par contre, tout aliment irradié est signalé par les termes «Traité par ionisation» ou «Traité par rayonnement ionisant». En pratique, dans les plats transformés, si un des aliments a été ionisé, cela n apparaît pas forcément dans l étiquetage Attention à ne pas confondre «Aliment contaminés» et «Aliment irradiés» : dans le premier cas, des atomes radioactifs extérieurs, normalement absents, sont venus se mélanger à l aliment ; dans le second, l aliment a été soumis à un rayonnement ionisant, mais celui-ci n est pas radioactif. Doc 2 : Liste des avantages de l irradiation : Conservation des aliments plus longue, bénéfique pour le transport de denrées périssables sur de longues distance ou pour une plus longue conservation des fruits et légumes sur les étals. Élimination de certains micro-organismes et moisissures ; élimination des insectes et de leurs œufs. Les tubercules, graines et bulbes ne germent plus. Stérilisation à température ambiante. sous faible pression et dans l axe de laquelle est tendu un mince fil métallique. Un circuit électronique adapté permet de détecter les décharges électroniques au niveau de l anode et de traduire ça en impulsion sonore. Ce compteur ne permet pas par contre d indiquer le type de radioactivité détecté. Source radioactive Fenêtre cathode anode Gaz inerte compteur Qu y a-t-il entre l anode (le fil) et la cathode (le verre du tube)?.. Que font les rayonnements quand ils arrivent dans le tube? Quel type de particule est créé?.. Quel type de champ est créé entre l anode et la cathode au sein du tube?. Que se passe-t-il sous l effet du champ créé entre l anode et la cathode?..... 4
E] AU FOND DU TIROIR Reconstituez la découverte de la radioactivité en remettant les dessins dans le bon ordre G] LES LUMIÈRES DE LA VILLE Complétez le tableau suivant en entourant la bonne réponse Réaction nucléaire au cœur de la centrale : est-ce une fusion nucléaire une fission nucléaire La fusion d un réacteur nucléaire lors d un accident est... une fusion nucléaire un changement d état physique A B C D En quoi cette découverte peut-elle être imputée au hasard? F] LES MAGICIENS DE L ATOME En analysant les portraits des physiciens de l atome, listez les différentes qualités (au moins 6) nécessaires à un physicien: Quel pourcentage de l énergie électrique totale représente l électricité d origine solaire en 2008?.. Complétez le schéma suivant (en y indiquant le trajets des neutrons) neutron Uranium 5 Pourquoi la réaction de fission de l uranium dans une bombe atomique estelle une réaction en chaîne?. Dans une centrale nucléaire comment cette réaction est-elle maitrisée?.... 6