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Interaction des rayonnements ionisants avec la matière

Interaction des rayonnements ionisants avec la matière

Les Hommes sont quotidiennement exposés à des rayonnements d’origine naturelle et/ou artificielle. Chaque rayonnement est caractérisé par une énergie qui lui permet de se « déplacer » dans la matière, et, selon ses propriétés, un rayonnement est  ionisant ou non ionisant.

La principale différence entre les rayonnements ionisants et non ionisants réside dans leur capacité à provoquer des changements dans la matière : un rayonnement est dit ionisant lorsque son énergie est suffisante pour arracher un électron aux atomes du milieu traversé, et ainsi créer des ions positifs. Ce phénomène peut avoir des effets importants sur la santé en fonction de la matière traversée.

Si une source de rayonnements ionisants est utilisée dans le cadre d’activités professionnelles, il est essentiel de s’intéresser à l’exposition potentielle des travailleurs et de mettre en place les moyens de protection et de surveillance.

Découverte des rayonnements ionisants

C’est en 1895 que Wilhelm Roentgen révèle le phénomène de rayonnement invisible lors d’une expérience réalisée avec son épouse.

 Sa main est placée sur le parcours des rayons d’un tube cathodique. Au développement, il s’aperçoit que l’image représente l’ombre des os de la main d’une couleur sombre, et la chair de la main d’une couleur plus claire. La bague est également clairement visible.

Il en conclut que la chair est plus perméable aux rayons que les os ou la bague. Il appelle “X” ce rayonnement inconnu.

Les médecins comprennent immédiatement l’intérêt de cette découverte pour le secteur médical : c’est le début de la radiologie.

Des effets néfastes apparaissent rapidement chez certains des radiologues utilisant fréquemment ces rayonnements. C’est la première prise de conscience qu’à fortes doses, une irradiation peut être dangereuse et qu’il faut donc s’en protéger.

Expression de l’énergie des rayonnements ionisants

En traversant la matière, un rayonnement va lui transférer son énergie. Il ne s’arrêtera qu’une fois son énergie épuisée. 

C’est l’énergie transférée à la matière qui est capable de la modifier. Par exemple, une molécule biologique comme l’ADN pourra être « cassée » par certains rayonnements ionisants.

Plus l’énergie est importante, plus le rayonnement est nocif. Cependant, la nature du rayonnement est également importante, car il ne va pas interagir de la même façon avec la matière traversée. Ces deux paramètres doivent donc être pris en compte pour choisir les moyens de protection adaptés.

Dans le système international, l’énergie s’exprime en joules (J). 

Pour quantifier les phénomènes de radioactivité, on utilise l’unité Electron volts (eV). Il correspond à l’énergie d’un électron soumis à une différence de potentiel de 1 volt.

1 eV = 1,6.10-19 J

1 électron volt est égal à 1.6 x 10 puissance -19 joules. 

1 keV = 103 eV = 1,6.10-16 J

On utilise également très souvent le kiloélectron volt (keV) qui est égal à 1000 électron volt, soit 10 puissance 3 électron volt. 

1 MeV = 106 eV = 1,6.10-13 J

Le mégaélectron volt (MeV) est égal à 1 million électron volt, soit 10 puissance 6 électron volt.

La particule alpha possède une énergie comprise entre 4 et 9 MeV.

La particule β- possède une énergie comprise entre 10 keV et 3 MeV. 

La gamme d’énergie d’un rayon X est de quelques keV.

L’énergie d’un rayonnement γ excède souvent celle des X puisque sa gamme d’énergie est comprise entre quelques keV et 3 MeV environ.

Exposition professionnelle externe aux rayonnements ionisants

Les principaux secteurs d’activité concernés par l’utilisation de rayonnements ionisants sont le secteur médical et vétérinaire, l’industrie nucléaire, l’industrie non nucléaire, le transport de matières radioactives, ainsi que certains laboratoires de recherche et d’analyse.

D’après l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), au moins 370 756 travailleurs ont été exposés à des sources artificielles de rayonnements ionisants dans le cadre de leur activité professionnelle en France en 2021.

De plus, 21 424 travailleurs ont été exposés à de la radioactivité naturelle. Cette exposition concerne essentiellement les travailleurs du domaine de l’aviation, exposés aux rayonnements cosmiques.

À noter : ces données sont disponibles grâce à la surveillance individuelle de l’exposition externe des travailleurs effectuée via le système SISERI de l’IRSN.

Ces informations sont extraites des modules et parcours de formation proposés par Kaptitude.