Une installation radioactive

La radioactivité est le risque majeur que représente une centrale nucléaire à l’arrêt.

Qu’est-ce que la radioactivité ? quelques bases de physique : 

 

       On appelle radionucléide tout isotope instable d’un élément chimique : il possède un déséquilibre du nombre du nucléon (l’interaction forte a du mal à faire face à l’interaction électrique)  De façon à se transformer en un noyau plus stable ; il émet des rayonnements en dégageant de l’énergie. La transformation irréversible de cet atome en atome plus stable est appelée désintégration.

 

 Les rayonnements émis par les désintégrations de radionucléides se présentent sous la forme de particules élémentaires. Selon leut nature, ils sont capable d'émettre un ou plusieurs des trois types de rayonnements :Natures des différents rayonnements

a. le  rayonnement alpha : un noyau d’hélium (2 protons, 2 neutrons)

est émis (particules alpha) 
Les noyaux lourds comme l’uranium et le plutonium génèrent ce type de rayonnement.


b. le rayonnement bêta : un électron et un antineutrino sont émis (ou un positron et un neutrino)


c. le rayonnement gamma :  un photon est émis (= grain d’énergie élémentaire). Un rayonnement gamma accompagne souvent un rayonnement alpha ou bêta.

 

Cliquez ici pour voir les différents la pénetration des rayonnement  (alpha,beta,gamma) dans la matière


Les grandeurs
L’activité d’un élément désigne le nombre de désintégration par seconde, se mesure en Becquerel, de symbôle Bq.
Une autre grandeur est fréquemment utilisée : l’activité massique. C’est le nombre de désintégration par seconde et par gramme. Son symbôle : Bq/g


La période radioactive
    L’activité d’un radionucléide diminue au cours du temps à force de désintégrations successives : c’est le phénomène de décroissance radioactive. La période radioactive, appelée aussi demi-vie, correspond au temps au bout duquel l’activité de l’élément a été divisée par deux.
Elle est très variable selon les radionucléides : par exemple, la période radioactive de l’iode 131 est de 8 jours, celle du tritium de 12,5 ans, et celle de l’uranium 238 de 4,5 milliards d’années !!



Une substance radioactive
On trouve de la radioactivité naturelle dans beaucoup de corps, comme le corps humain. Par exemple l'activité d'une personne de 70 kg est de 6600 Bq!
Une substance est dite radioactive si elle a des conséquences sur la santé d’une personne placée à proximité.

 


 

Les composantes radioactives de la centrale à l’arrêt.


a) Le combustible
Les espèces chimiques constituant le combustible, uranium et plutonium sont instables, donc radioactives "par nature".
Après une irradiation de 4 à 5 ans, la composition du combustible a évolué : les réactions nucléaires ont conduit notamment à la création de nouveaux éléments chimiques.
Il reste tout de même composé de 95% d’uranium résiduels  dont 5 isotopes radioactifs : l’U232, l’U234, l’U235, l’U236 et l’U238, de 1% de plutonium dont 5 radio-isotopes : Pu238, Pu239, Pu240, Pu241 et Pu242. Ces deux éléments chimiques sont appelés actinides majeurs.  


Sont apparus également 0,1%  d’ actinides mineurs, noyaux lourds et instables qui sont  le neptunium Np, l’américium Am et le curium Cm. Tous ces transuraniens (dans la classification chimique ils sont placés au-dessus de l’uranium)  sont obtenus par capture de neutron et par désintégrations successives.


Enfin, 4% du combustible usé est composé de produits de fission. Ils sont très divers par leur nature: on distingue environ 300 radionucléides de 40 éléments chimiques, dans leurs propriétés radioactives ainsi que dans leurs propriétés chimiques. Ils constituent l’essentiel de la radioactivité de l’ordre de 10puissance 17 Bq par tonne d’uranium initial !
Parmi eux certains valent d’être cités : les gaz rares Xénon et Krypton, les radio-isotopes : l’iode 129 et l’iode 131, le césium 137 le strontium 90, le technétium 99 le tritium, radio-isotope de l’hydrogène.

 

Composition du combustible irradié

Toutes ces précisions physiques nous apporterons des informations supplémentaires en ce qui concerne les effets de la radioactivité sur l’homme.

 

Le combustible constitue donc l’élément le plus radioactif de la centrale. Son activité massique dépasse les milliards de becquerels/g ! 

Tableau informatif sur les différents radionucléides du combustible irradiés
Radionucléide Emission principale Période radioactive
Uranium 238 Alpha, Gamma 4,5 milliards d'années
Plutonium 239 Alpha 24 130 ans
Iode 131 Bêta 8 jours
Iode129 Bêta 15,7 millions d'années
Césium 137 Bêta, Gamma 30,2 ans
Césium 135 Bêta, Gamma 3 millions d'années
Strontium 90 Bêta, Gamma 28,1 ans
Techntium 99 Bêta 211 000 ans

 


b. Les matériaux de structure du cœur
Les matériaux qui constituent le cœur, les grappes de commandes les crayons, les coques, les embouts et parfois même le modérateur, contiennent à la suite de l’irradiation des produits d’activation : il s’agit de noyaux qui étaienr jusque-là non radioactifs, et qui sous l’effet de l’irradiation du combustible, ont perdu leur stabilité. Leur quantité reste cependant très limitée. S’est notamment formé du carbone 14.

 

Radionucléide Émission principale Période radioactive
Carbone 14 Bêta 5730 ans

 


c. Les effluents liquides
L’eau qui passe dans le circuit primaire contient des produits radioactifs, en général d’activation. Elle les véhicule à travers les différents circuits (vapeur, eau..)


d. D’autres  matériaux inertes de la centrale
Ainsi, certains matériaux inertes de la centrale, des ferrailles, des enceintes de bétons, des gravats de la terre ont été contaminés par contact avec les fluides transportant des produits d’activation. Leur radioactivité est très faible, proche de la radioactivité naturelle.


Cette émission totale de rayonnements présente des dangers pour l’homme et l’environnement.

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