Au tableau Bertrand Barré ! Dernière diffusion le

La radioactivité

« Radioactivité », un mot qui suscite l’inquiétude. Feutres en main, Bertrand Barré, conseiller scientifique d’Areva, nous donne des éléments factuels de compréhension. 

Un épisode de la série « Au tableau Bertrand Barré ! »

Réalisation : Roland Cros

Production : Universcience

Année de production : 2011

Durée : 6min56

Accessibilité : sous-titres français

La radioactivité

AU TABLEAU !

Bertrand Barré

La radioactivité c'est une propriété du noyau des atomes. Alors les atomes, vous le savez, c'est ce qui constitue la matière, qui constitue les gaz, les liquides, les solides, nous, sous forme de molécules ou sous forme de cristaux.

Comment est fait un atome ?

Un atome est fait d'abord d'un assemblage de petites particules lourdes, qu'on appelle les protons et les neutrons. Alors ils ont la même masse et à eux seuls ils rassemblent toute la masse de l'atome, pratiquement. Les neutrons n'ont pas de charge électrique, les protons ont une charge électrique et comme l'atome est neutre, eh bien, très loin de lui se baladent des petites particules qui elles n'ont pratiquement pas de masse, qu'on appelle les électrons. Les électrons ont une charge négative qui est exactement la même que la charge positive du proton, et il y a autant d'électrons que de protons. Alors les protons sont importants parce que c'est eux qui déterminent la nature chimique d'un élément. Un élément est défini par son nombre de protons donc qu'on appelle « Z ». Mais en revanche, le noyau, sa masse est définie par le nombre total de protons et de neutrons. Ça c'est ce qu'on appelle la masse atomique et on l'appelle « A ». Et donc pour définir un élément, un isotope, (isotope ça veut dire un même élément chimique mais qui a pas le même nombre de neutrons dans le noyau) eh bien on définit effectivement, on l'appelle quelque chose, on va l'appeler « X » si vous voulez, qui a Z protons et A protons + neutrons. Alors ça commence par le corps le plus simple, c'est l'hydrogène. Ben lui il est très simple, il a qu'un seul proton, il a pas de neutrons du tout. Donc on note l'hydrogène avec une charge électrique et simplement une masse de 1. Et puis ensuite, si vous voulez, on passe à l'éliome, qui lui a 2 protons et 4 protons + neutrons. On continue comme ça. Disons le carbone, qui sert beaucoup, eh bien le carbone il a 6 protons et un nombre total protons + neutrons de 12. Si bien que si on commence à mettre, sur une figure, que je trace comme ça, les différents noyaux en fonction du nombre de protons et du nombre de neutrons, c'est-à-dire cette fois-ci ce sera A - Z, on commence à placer les éléments au début sur une diagonale. C'est-à-dire qu'au début vous voyez – bon l'hydrogène c'est un peu à part, il a pas de neutrons – mais tout de suite après on vient là : l'éliome, le carbone, l'oxygène. Au début ça commence comme ça. Mais ensuite, l'ensemble des noyaux qu'on trouve dans la nature ne suit plus la diagonale. Plus un noyau est lourd, plus il a plus de neutrons que de protons. Voyez, les neutrons – les protons qui sont chargés positivement auraient tendance à se repousser donc pour faire un noyau il faut lui rajouter des neutrons qui sont un petit peu la colle qui les tient ensemble. Mais plus il est lourd, plus il faut de neutrons. Alors ça, ce sont les noyaux stables. On appelle quelque fois ça « la vallée de stabilité » si vous voulez. Et puis autour de ça, il y en a bien d'autres, qu'on trouve dans la nature ou qu'on fabrique, qui sont eux, en dehors de la zone stable. On va mettre cette espèce de plume tout autour. Et ceux-là, ceux qui sont pas sur le noir, ils sont instables, c'est-à-dire que soit ils ont trop de protons, soit ils ont trop de neutrons, soit ils ont trop d'énergie, soit ils ont trop des deux. Et alors ils cherchent à rejoindre la stabilité. C'est-à-dire à revenir sur cette courbe-là. Alors si ils sont très lourds, ils vont se débarrasser à la fois de neutrons et de protons. Donc là c'est ce qu'on appelle la radioactivité « α » (alpha), c'est-à-dire qu'ils vont éjecter à la fois deux protons + deux neutrons, comme un noyau d'éliome qui est là. S'ils ont trop de prot... – de neutrons, ce qui est souvent le cas, (ils se trouvent par là, si vous voulez) eh bien la façon de se rapprocher de la stabilité, c'est de transformer un neutron en proton. Mais comme le neutron était neutre, s'il se transforme en proton, il faut aussi qu'il éjecte un électron. Et cet électron-là, c'est un rayonnement aussi et on l'appelle « β » (bêta). On va mettre β-, et puis si vraiment il y a le bon nombre de protons, le bon nombre de neutrons mais que pour une raison ou pour une autre le noyau a trop d'énergie, est excité, alors cette fois-ci il se débarrasse de ce trop-plein d'énergie-là, non pas en envoyant des particules, mais en envoyant un rayonnement qui est comme des rayons X en plus – en plus énergétiques, si vous voulez, c'est des photons, donc, qui n'ont pas de masse mais qui transporte de l'énergie. Et donc α, β ou la troisième sorte qu'on appelle γ (gamma), donc quand il transvase un neutron, ce sont les trois formes classiques de radioactivité. Ça peut être naturel, dans la nature il y a plein d'éléments qui sont pas stables et qui cherchent à se rapprocher, qui sont radioactifs. Ça peut être artificiel, si on en a créé aussi. Mais voyez que, ils soient naturels ou ra – ou artificiels, en fait c'est la même – le même rayonnement qu'ils émettent. S'ils sont très lourds : α, sinon β ou un mélange de β et de γ. Alors ce qui caractérise la radioactivité, c'est une propriété très étonnante : pour chaque noyau, il y a une durée très précise qui est la durée qu'il faut pour que la moitié d'un tas de noyaux ce soient désintégrés. C'est ce qu'on appelle la période radioactive, ou quelquefois on dit « la demi-vie ». Et cette période peut être très variable suivant les noyaux. Ça peut être de – des millisecondes à des milliards d'années. Mais en revanche, elle est très précise. Et puis aussi, c'est un phénomène bizarre qui fait que si vous étiez capable de voir un noyau avec un gros microscope, et on vous dit « celui-là il va pas durer longtemps, sa période c'est de 2 millisecondes. » Eh bien peut-être que vous allez le regarder pendant un siècle, et lui il voudra pas changer. Mais en revanche si vous en regardez un milliard, alors là vous savez avec une précision énorme quand il vous en restera plus que 500 millions. C'est ça la période et cette période est caractéristique noyau par noyau. Donc voyez, la radioactivité c'est ça : ce sont des noyaux ou naturels ou fabriqués, artificiels, qui ont des excès d'énergie ou des excès de matière et qui s'en débarrassent pour rejoindre la stabilité.

Réalisation : Roland Cros

Production : Universcience

Année de production : 2011

Durée : 6min56

Accessibilité : sous-titres français